[发明专利]一种航天器相对视线跟踪的协同控制方法

说明书

一种航天器相对视线跟踪的协同控制方法，属于航天器控制技术领域。考虑两个目标航天器A、B和主动航天器C，首先描述了航天器视线跟踪的控制目标，然后根据两个目标航天器A、B和主动航天器C的轨道动力学模型分别建立目标航天器A和主动航天器C，目标航天器B和主动航天器C的在目标航天器B的视线坐标系下相对轨道动力学模型，利用多智能体协同的控制思想仅设计主动航天器C的控制器实现目标航天器A、主动航天器C的视线和目标航天器B、主动航天器C的视线的协同，从而实现对主动航天器C对目标航天器A、B视线的跟踪控制。

技术领域

本发明涉及一种航天器相对视线跟踪的协同控制方法，属于航天器控制技术领域。

背景技术

随着空间环境的越来越复杂，一些具有高价值科学任务的目标航天器A可能经常会遭受到来自其他目标航天器B在一定距离的自然伴飞或者绕飞探察，甚至其科学探测载荷有可能受到其它一些干扰信号的直射，这使得具有高科学价值的航天器的自身信息完全被暴露在其它航天器的视野中以及影响载荷的正常工作和使用寿命。在无任务情况下，航天器可以通过快速机动来避免这些情况。然而当航天器正在执行重要科学任务时，此时航天器要么放弃科学任务进行机动，要么在面临这些情况下执行科学任务，这两种情况都是不希望的。因此为了保证航天器正常执行科学任务，又避免航天器被其它航天器获取对应的信息或者外部威胁信号的干扰，一种可行的方法是利用一些障碍物去遮挡住两个航天器之间的视线，从而避免被探察以及阻挡一些威胁信号的干扰。而要实现目标航天器A、B之间相对视线的遮挡，需要将障碍物主动航天器C放置在处于目标航天器A、B的相对视线之间，这就需要主动航天器C能够跟踪目标航天器A、B之间的相对视线上的任意点。

由于目标航天器A、B的相对视线是不断变化的，直接针对目标航天器A、B之间的相对视线上的跟踪点进行建模并确定其轨道动力学具有一定的困难，因此采用直接跟踪目标航天器A、B相对视线上的跟踪点的控制设计方法具有较大的困难。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种航天器相对视线跟踪的协同控制方法，结合多智能体协同控制的思想，采用视线协同的策略，实现对航天器之间相对视线跟踪的协同控制。

本发明的技术解决方案是：一种航天器相对视线跟踪的协同控制方法，包括如下步骤：

根据航天器轨道动力学方程分别目标航天器轨道坐标系下建立目标航天器和主动航天器之间的相对视线动力学方程；

根据建立的相对视线动力学方程以及预设控制目标控制主动航天器运行，实现其对目标航天器相对视线的跟踪并遮挡目标航天器之间的相对视线。

进一步地，所述控制主动航天器运行的控制律为：

其中，为滑模面，F₁和F₂为滑模面参数矩阵，m_A、m_B、m_C分别为两个目标航天器和主动航天器的质量，和为第一目标航天器和主动航天器的相对视线的状态空间方程参数，和为主动航天器和第二目标航天器的相对视线的状态空间方程参数，A_AC、B_AC、A_BC、B_BC、均为参数矩阵，分别为τ_dA和τ_dB的估计值，τ_dA和τ_dB分别为和的未知上界，和分别表示第一目标航天器和主动航天器的相对视线和主动航天器和第二目标航天器的相对视线的状态方程当中的未知干扰，σ₁、σ₂均为大于0的常数。

进一步地，第一目标航天器和主动航天器的相对视线，以及主动航天器和第二目标航天器的相对视线的状态空间方程分别为：

和