[发明专利]一种对非合作目标强迫绕飞的控制方法

权利要求书

1.一种对非合作强迫绕飞的控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、建立非合作强迫绕飞过程的动力学方程：

姿态运动学方程：

其中σ为修正罗德里格参数，I为转动惯量矩阵，E₃表示3×3的单位矩阵，M_c为控制力矩，M_d为各种环境干扰力矩；θ,ψ分别表示x,y,z三个轴对应的三个欧拉角；ω_b为伴飞航天器本体坐标系相对于惯性系的角速度；H(σ,ω_b)是系统运算过程中的一个参数矩阵；G(σ)表示姿态运动学的状态矩阵；

S(ω_b)表示矢量ω_b的叉乘矩阵，其分量形式为

再建立相对位置运动模型：

其中(a)_b表示矢量a在伴飞航天器本体坐标系下的投影；ρ为伴飞航天器质心到目标航天器质心的位置矢量；r_s是从地心到伴飞航天器质心的位置矢量；r_t是从地心到伴飞航天器和目标航天器的质心的位置矢量；a_s,a_t分别是伴飞航天器和目标航天器的加速度矢量；μ为地球引力常数，为由两航天器的引力差导致的加速度项，a_p为空间干扰力导致的加速度；

步骤2、导出非合作强迫绕飞过程期望位姿的偏差动力学方程：

取则绕飞过程的状态方程形式为：

其中，

为模型中的未知项；

设期望的状态变量为x_d，绕飞过程的误差为e＝x-x_d，则误差动力学方程为：

其中：

步骤3、采用一阶指令滤波器获得未知状态变量：绕飞过程动力学方程中状态变量不可直接测量，

其中：m＞0为设计参数；

步骤4、估计绕飞过程的系统模型不确定性并计算系统的自适应输入u_a：

ζ_L的自适应律为：

其中a∈[0,1)，ε为一个小正数，ζ_L表示系统不确定性的上界；

步骤5：系统的最优控制输入u_op以及系统总输入u＝u_a+u_op

从如下Hamilton-Jacobi-Bellman偏微分方程中求得：

其中，为最优性能指标，且J^*＞0，J^*(0)＝0；R为对称正定矩阵。