[发明专利]一种对非合作目标强迫绕飞的控制方法

摘要

本发明涉及一种对非合作目标强迫绕飞的控制方法，包括以下步骤：建立强迫绕飞过程的动力学方程；计算出强迫绕飞过程期望位姿的偏差动力学方程；使用一阶指令滤波器获得未知状态变量；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ua；计算系统的最优控制输入uop以及系统总输入u。本发明采用了最优控制方法，可以在保持误差达到要求的情况下，系统的燃料消耗最少。通过一阶指令滤波获得其未知状态变量值可以有效降低测量噪声对状态变量的影响。对绕飞过程模型不确定性进行估计，可以有效对不确定性带来的影响进行补偿，使得控制过程中超调量更小，收敛时间更短，且控制精度更高。

主权项

1.一种对非合作强目标迫绕飞的控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1、建立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；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,r_t分别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xd，绕飞过程的误差为e＝x‑xd，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：ζL的自适应律为：其中a∈[0,1)，ε为一个小正数步骤5：系统的最优控制输入uop以及系统总输入u＝ua+uop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。