基于一致性理論的航天器編隊(duì)協(xié)同控制方法研究.pdf

1、航天器編隊(duì)系統(tǒng)通過多航天器協(xié)同工作以完成諸多單一航天器難以完成的空間任務(wù)，近十年來備受國(guó)際航天領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。編隊(duì)協(xié)同控制是實(shí)現(xiàn)航天器編隊(duì)飛行的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是航天領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，尚沒有完善成熟的解決方案。本文利用代數(shù)圖論這一形式化數(shù)學(xué)工具，研究了基于變權(quán)無向圖的二階一致性算法，并將其應(yīng)用于航天器編隊(duì)初始化防碰撞協(xié)同控制和相對(duì)方位約束下的航天器編隊(duì)姿態(tài)同步協(xié)同控制等問題，取得了以下創(chuàng)新研究成果：
　　為了提高基于加權(quán)無向圖

2、一致性算法的分布式協(xié)同控制系統(tǒng)的性能，針對(duì)二階多智能體系統(tǒng)，提出了一類與狀態(tài)變量相關(guān)加權(quán)一致性(SBWC:State-Based Weighted Consensus)算法，通過對(duì)其進(jìn)行漸近一致性分析給出了此類狀態(tài)相關(guān)變權(quán)系數(shù)的選取條件。分別針對(duì)無Leader和一個(gè)固定Leader這兩種編隊(duì)情況，基于人工勢(shì)場(chǎng)法給出了與位置矢量相關(guān)的無向圖加權(quán)策略，進(jìn)而給出了相應(yīng)的二階一致性算法，同時(shí)基于LaSalle不變集原理證明了該算法的漸近一致性，

3、并通過數(shù)值仿真驗(yàn)證了該算法的一致性。
　　針對(duì)航天器編隊(duì)初始化協(xié)同控制任務(wù)，給出了基于匈牙利算法的頂層任務(wù)分配策略和基于SBWC的底層分布式協(xié)同控制策略相結(jié)合的分散式遞階控制結(jié)構(gòu)。針對(duì)底層分布式協(xié)同控制，構(gòu)造了與航天器相對(duì)位置矢量反相關(guān)的人工勢(shì)函數(shù)，在此基礎(chǔ)上給出了基于SBWC的航天器編隊(duì)初始化協(xié)同控制算法，有效地解決了編隊(duì)初始化過程中的碰撞問題。這也解決了多固定Leader下編隊(duì)的一致性協(xié)同控制問題。最后，通過理論證明了該算法的