[发明专利]一种控制受限航天器交会控制系统的线性反馈全局镇定方法

摘要

一种控制受限航天器交会控制系统的线性反馈全局镇定方法，本发明涉及航天器交会控制系统的控制器设计方法。由于安装在追赶航天器上的推力器只能提供有限的推力，该系统必须面对控制受限问题。忽略该问题会降低控制品质，甚至会导致系统失稳。针对现有技术的缺点，本发明提出了基于线性状态反馈的全局镇定控制律，并给出了控制律参数的最佳选择方案，保证闭环系统具有最快的收敛速度。其优点为：首先，所提出的控制律是线性的，方便设计和实现。其次，闭环系统的全局渐近稳定性得到保证。最后，给出了最优的参数以保证闭环系统具有最快的收敛速度。本发明应用于航天器交会控制领域。

主权项

1.一种控制受限航天器交会控制系统的线性反馈全局镇定方法，其特征在于，所述控制受限航天器交会控制系统的线性反馈全局镇定方法包括以下步骤：步骤一：引入目标航天器轨道坐标系o‑xyz，其原点o位于目标航天器的质心，x轴沿着圆轨道半径的方向，y轴沿着追踪航天器飞行的方向，z轴指向轨道平面外与x轴和y轴构成右手坐标系；基于C‑W方程描述的x‑y平面内的航天器交会系统的线性化模型，当x与y轴方向上的推力器都工作时，建立实现全局镇定的线性反馈控制律：u＝FX   (1)其中是状态向量，其中x和分别是x轴方向的位置和速度，y和分别是y轴方向的位置和速度；u＝[u₁,u₂]^T是归一化输入向量，其中u₁和u₂分别是推力器在x与y轴方向上产生的归一化加速度，n是目标航天器的轨道角速度；δ₁和δ₂分别是推力器在x与y轴方向上的能够产生的最大加速度；参数k₁,k₂,k₃,k₄,k₅满足如下条件：其中步骤二：对步骤一中得到的控制律(1)，建立保证闭环系统具有最快收敛速率的条件；步骤三：基于C‑W方程描述的z轴方向上的航天器交会系统的线性化模型，建立实现全局镇定的线性反馈控制；其中是状态向量，z,分别是z轴方向的位置和速度；u₃是推力器在z轴方向上产生的归一化加速度；δ₃是推力器在z轴方向产生的最大加速度；f₁是任意非负常数；f₂是任意正常数。