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1、碩士學位論文星間通信受限下航天器姿態(tài)協(xié)同控制方法研究ATTITUDESYNCHRONIZATIONFORMULTIPLESPACECRAFTUNDERLIMITEDINTER-SPACECRAFTCOMMUNICATION許闖哈爾濱工業(yè)大學2018年6月國內(nèi)圖書分類號：V448.2學校代碼：10213國際圖書分類號：629.78密級：公開工程碩士學位論文星間通信受限下航天器姿態(tài)協(xié)同控制方法研究碩士研究生：許闖導師：吳寶林副教授申請學位：工程碩士學科：航天工程所在單位：衛(wèi)星技術(shù)研究所答辯日期：2018年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:V448.2U.D.C
2、:629.78DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringATTITUDESYNCHRONIZATIONFORMULTIPLESPACECRAFTUNDERLIMITEDINTER-SPACECRAFTCOMMUNICATIONCandidate：ChuangXUSupervisor：AssociateProf.BaolinWuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：AerospaceEngineeringAffiliation：ResearchCenterofSatellit
3、eTechnologyDateofDefense：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文摘要近年來，越來越多的學者針對多航天器姿態(tài)協(xié)同控制展開研究。由于航天器攜帶的星間通訊設備性能有限、星間距離過遠等因素的影響，航天器間通訊往往存在星間通訊帶寬不足問題。此外，由于系統(tǒng)模型不確定、外界干擾等不利因素的影響，使得航天器姿態(tài)協(xié)同控制難以取得令人滿意的控制精度。因此，本文研究了存在航天器間通訊受限、系統(tǒng)參數(shù)不確定性及外部擾動情況下的航天器姿態(tài)協(xié)同控制方法。論文的主要內(nèi)容如
4、下：首先，基于事件觸發(fā)方法，設計了星間通訊拓撲為無向的航天器姿態(tài)協(xié)同控制策略。在該策略中，只有當前系統(tǒng)的事件觸發(fā)誤差大于預設定閾值時，航天器才向相鄰航天器發(fā)送自身的狀態(tài)信息，期間相鄰航天器姿態(tài)協(xié)同控制器用零階保持器即可，以避免非必要通訊，減少星間通訊負擔。在此基礎(chǔ)上，又進一步考慮了系統(tǒng)模型參數(shù)不確定和外界干擾的影響。利用姿態(tài)誤差四元數(shù)和姿態(tài)誤差角速度構(gòu)造滑模變量，并以滑模變量設計一種自適應姿態(tài)協(xié)同控制律對系統(tǒng)模型參數(shù)不確定和外界干擾進行彌補，同時還保證航天器系統(tǒng)狀態(tài)協(xié)同地追蹤期望姿態(tài)軌跡。通過Lyapunov穩(wěn)定性理論證明這兩種控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并在數(shù)學仿真驗證了這兩種姿態(tài)協(xié)同控制策略
5、的性能。仿真結(jié)果表明相較于傳統(tǒng)的時間采樣通訊方式，事件觸發(fā)方法可以大幅減少通訊頻率，減輕通訊負擔。然后，基于量化方法，設計了星間通訊拓撲為無向的航天器姿態(tài)協(xié)同控制策略。在該策略中，只有當前系統(tǒng)的量化值與上一時刻的量化值發(fā)生改變時，航天器才向相鄰航天器發(fā)送自身的量化信息，期間用零階保持器即可。在此基礎(chǔ)上，進一步考慮了系統(tǒng)模型參數(shù)不確定和外界干擾的影響，設計一種自適應姿態(tài)協(xié)同控制律，保證航天器系統(tǒng)狀態(tài)協(xié)同地追蹤期望姿態(tài)軌跡。通過Lyapunov穩(wěn)定性理論證明這兩種控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并在數(shù)學仿真驗證了這兩種姿態(tài)協(xié)同控制策略的性能，而且仿真結(jié)果表明相較于傳統(tǒng)的時間采樣通訊方式，量化方法可以大幅
6、減少通訊頻率，減輕通訊負擔。關(guān)鍵詞：星間通訊受限，姿態(tài)協(xié)同，事件觸發(fā)控制，對數(shù)量化器，自適應控制I哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文AbstractInrecentyears,manyattentionhasbeenpaidtothestudyofattitudesynchronizationforagroupofspacecraft.Insomeattitudesynchronizationmissions,theinter-spacecraftcommunicationresourcesarelimitedduetothepoorperformanceofinter-spacecraf
7、tcommunicationequipmentandlonginter-spacecraftdistance.Moreover,theadverseeffectsofmodeluncertaintiesandexternaldisturbancesmaketheperformanceoftheattitudesynchronizationsystemunsatisfying.Hence,thispaperinvestigatedtheattit
