网络环境下航天器的自适应切换控制与反馈调度协同设计

在航天器网络环境下必须解决好控制系统性能与网络消息的调度问题，系统地开展航天器控制与网络消息调度的理论研究，将为解决网络环境下航天器的诸多关键问题提供良好的理论与工程应用平台。本项目将结合切换系统理论与网络控制系统理论实现网络环境下航天器控制系统的协同设计问题，针对航天器复杂多模态特性，利用切换控制理论建立网络环境下航天器的切换系统模型，更加真实地反映航天器的多模态切换特性和网络数据传输的时延特性，在控制器的设计过程中考虑网络数据的传输问题，采用自适应切换控制与反馈调度协同设计，解决控制结构参数难以确定、全局稳定性缺乏理论保证和设计工作量大等弱点，同时弥补静态设置消息列表的不足，提高控制系统性能和网络资源的利用率。本项目旨在为网络环境下航天器控制系统的设计提供新的思路，为有效利用切换系统理论及网络控制理论解决网络环境下航天器的控制问题奠定良好的理论与技术基础。

本项目系统地研究了网络环境下飞行器控制系统的切换系统建模、自适应切换控制以及控制与调度协同设计问题。.在切换系统建模方面，提出“局部交叠切换系统”概念来描述具有突变动态或者符合多模型切换控制框架的飞行器控制系统。该建模方法能够在保留传统的增益调度工程设计方法的同时，从理论上保证控制器的全局稳定性。.在自适应切换控制方面，提出了具有死区特征的鲁棒自适应切换控制结构，证明了系统信号在分段连续有界的持续激励下的一致有界性。所提控制方案可有效规避传统自适应控制需要参数缓慢变化的缺陷，确保飞行过程的全局稳定性。.在控制与调度协同设计方面，建立了控制系统的H-2性能与网络丢包率的Markov转移概率之间的关系，研究了在给定丢包率下使控制系统H-2性能最优的Markov转移概率的求解方法，提出了基于Markov链丢包约束的在线实时调度算法，实现了网络资源受限条件下控制与调度协同设计。