《在軌服務太空飛行器編隊飛行協同控制方法研究》是依託哈爾濱工業大學，由呂躍勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：在軌服務太空飛行器編隊飛行協同控制方法研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：呂躍勇
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目立足於將在軌服務與太空飛行器編隊飛行有機融合的創新思路，擬針對在軌服務太空飛行器編隊飛行控制中的關鍵問題開展研究，包括二體編隊的姿軌一體化控制和多體編隊的分散式協同控制。對於前者，擬建立基於執行機構配置和對偶四元數法的姿軌一體化動力學模型，並針對快速性和魯棒性需求開展基於非奇異終端滑模的有限時間控制方法研究；考慮小型太空飛行器執行機構輸出有界及由於敏感器配置或故障引起的無角速度反饋情況，開展基於指令濾波器的飽和輸出反饋控制研究。對於後者，擬首先研究基於一致性的分散式協同跟蹤控制問題；進一步，在有向通訊拓撲結構下開展分散式包含控制方法研究以使跟隨太空飛行器能夠收斂到由領航太空飛行器在目標太空飛行器指定位置圍成的凸包內；最後，擬基於輸入-狀態穩定性理論研究協同控制項的作用並提出協同控制參數的設計方法。通過開展以上研究，本課題有望為我國在軌服務技術的發展獲得兼具理論研究和套用參考價值的新理論和新方法。
結題摘要
空間在軌服務是國際科研熱點和國家重大需求，本項目以此為研究背景，積極開展了太空飛行器編隊飛行控制在在軌服務中的套用問題研究，解決了太空飛行器編隊飛行控制中的若干問題。具體包括：研究了近距離在軌服務太空飛行器高精度姿軌一體化控制問題，分析了太空飛行器姿態與軌道動力學之間的耦合關係，建立了面向控制的太空飛行器姿軌一體化動力學數學模型，分別提出了基於非奇異終端滑模的太空飛行器姿軌一體化有限時間控制器設計方法和基於指令濾波器的飽和輸出反饋控制器設計方法。研究了在軌服務太空飛行器編隊分散式協同控制問題，建立了在軌服務與編隊飛行之間的需求關係，提出了基於基於一致性的分散式協同跟蹤控制方法和分散式包含控制器設計方法。在完成研究任務的基礎上，本項目還進一步研究了空間在軌服務任務中的組合體控制問題，建立了組合體姿態運動數學模型，開展了數據驅動的組合體姿態控制方法研究。項目研究成果具備一定的理論研究意義，同時也為我國相關領域工程套用具有一定的參考價值。
