[发明专利]具有执行器饱和的航天器多智能体姿态同步容错控制方法

说明书

本发明公开了一种具有执行器饱和的航天器多智能体姿态同步容错控制方法，包括如下步骤：建立航天器多智能体的动力学模型；建立航天器多智能体跟踪误差系统形式；建立执行器故障的统一模型；在故障发生的情况下，建立增广系统；基于建立的增广系统模型，建立未知输入观测器和自适应率，获取实时故障估计信息；根据实时故障估计信息，设计容错控制器；通过容错控制器，当系统控制输入存在饱和的时候，获得到饱和值，设计航天器的姿态控制律。本发明可以使航天器多智能体在执行器发生故障和饱和的情况下能够正常快速的跟踪领航航天器的姿态，并实现同步飞行。

技术领域

本发明属于航空航天飞行控制领域，具体涉及具有执行器饱和的一类航天器多智能体姿态同步容错控制方法。

背景技术

航天器多智能体同步控制是当前航天器控制中十分重要的一部分。同步控制要求每个子航天器能够根据领航航天器以及其他子航天器的状态调整自己的状态，从而达到同步控制的目的。航天器多智能体同步控制存在一些挑战，由于制造水平、成本及运行环境的影响，航天器容易发生不可预测的故障，一旦故障发生，航天器将降低或者丧失预定的功能，子航天器就可能无法与领航航天器做到同步，从而破坏了系统的整体性，对于空间计划、经济、军事乃至政治带来严重的影响。因此，面对这些挑战，为了保证航天器智能体的正常运行，应使姿态控制系统对于故障有更强的自主处理能力。因此，以航天器多智能体同步控制为背景进行故障诊断与容错控制研究，具有重要的理论意义和广泛的应用价值。

目前，故障估计与容错控制技术研究在航天器姿态控制系统中取得了丰硕的成果。

但就目前热门的研究成果来说，仍存在以下两方面的问题：

1、在故障估计研究方面，常见的各种观测器在设计的时候，会产生各种耦合关系，增加了在设计观测器参数矩阵的时候的难度。

2、在容错控制方面，主要采用的是经典的滑模控制方法，在速度上较慢、超调量上较大。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供具有执行器饱和的一类航天器多智能体姿态同步容错控制方法，该方法针对航天器多智能体同步控制系统发生执行器故障的情况，提供了一种能够对执行器故障进行精确估计，并可以使系统具有自主消除故障影响的能力，达到同步控制目标的航天器多智能体故障诊断与容错控制技术。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种具有执行器饱和的航天器多智能体姿态同步容错控制方法，包括如下步骤：

S1：建立航天器多智能体的动力学模型；

S2：根据步骤S1建立的动力学模型，建立航天器多智能体跟踪误差系统形式；

S3：建立执行器故障的统一模型；

S4：在故障发生的情况下，建立增广系统；

S5：基于建立的增广系统模型，建立未知输入观测器和自适应律，获取实时故障估计信息；

S6：根据实时故障估计信息，设计容错控制器；

S7：通过容错控制器，当系统控制输入存在饱和的时候，获得到饱和值，设计航天器的姿态控制律。

进一步的，所述步骤S1中动力学模型具体为：