空间非合作目标近程自主跟踪的全局鲁棒最优滑模控制研究.pdf

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1、上海AEROSPACE航天SHANGHAl第34卷2017年第3期文章编号：1006—1630(2017)03—0088—07O空间非合作目标近程自主跟踪的全局鲁棒最优滑模控制研究王洪宇，杨雪勤，贡鑫(上海宇航系统J-程研究所，上海201109)摘要：对空间非合作目标的近程自主跟踪过程q-目标可能会由于不确定原因出现轨道变动时的近程自主跟踪控制问题进行了研究，提出了一种全局鲁棒最优滑模控制器方法。针对空间非合作目标自主跟踪问题的标称系统，由基于无限时域的二次型性能指标的最优控制理论，获得最优调节器，再构造一个积分滑模面，使系统开始即在滑模面上

2、，消除了传统滑动模态中的趋近模态，并使控制系统滑动模态与对应标称系统的最优动态有相同的形式，则滑动模态亦是渐近稳定的，且具有完全的鲁棒性；为保证滑动模态的存在，设计了滑模变结构控制器。该方法吸取了最优控制和滑模控制的优点，可在优化燃耗的同时满足全局鲁棒稳定性。仿真分析结果表明：用该法可实现对空间非合作目标轨道变动时的自主稳定跟踪，保证跟踪的精度。关键词：空间非合作目标；轨道变动；近程；自主跟踪；相对动力学模型；最优滑模控制；全局鲁棒中图分类号：V448文献标志码：ADOI：10．19328／j．cnki．1006—1630．2017．03．0

3、12StudyonGlobalRobustOptimalSliding。IModelControlforSpaceNon。。CooperativeTargetofShortRangeAutoFollow—UpProblemWANGHong—yu，YANGXue—qin，GONGXin(AerospaceSystemEngineeringShanghai，Shanghai201109，China)Abstract：Theshortrangeautonomoustrackingandcontrolofspacenon-cooperativetar

4、getwasstudiedwhenthetargetmightmaneuveruncertainlybecauseofunknownreasonsinthefollowup．Theglobalrobustoptimalsliding—modelcontrolalgorithmwasputforwardinthispaper．Forthenominalsystemofthetrackingproblemofthespacenon—cooperativetarget，theoptimalcontrollerwasobtainedbyoptimal

5、controltheorybasedoninfinite—timequadraticperformanceindex．Theintegralsliding—modelwasconstructedtomakethesystemontheslidingsurfaceatfirst，whicheliminatedtheapproachmoduleintraditionalsliding—model．Andthiswouldmakethatthesliding—modelofthecontrolsystemhadthesameformwithrela

6、tivenominalsystem．Sothesliding—modelwouldbeasymptoticstabilityandhavetotallyrobustness．ThevariablestructurecontrollerwasdesignedtOensuretheexistenceofslidingmodel．Thiscontrolalgorithmcombinedtheadvantagesofbothoptimalcontrolandsliding—modecontrolandachievedglobalrobustnessa

7、ndtheoptimizingfuelconsumptionatthesametime．ThesimulationresultsshowedthatthiscontrollerWOuldbeusedinnoncooperativetargetautonomoustrackingproblem，anditcouldguaranteethetrackingprecision．Keywords：spacenon—cooperativetarget；orbitmaneuver；shortrange；autonomoustracking；relativ

8、edynamicmodel；optimalsliding—modelcontrol；globalrobust引言空间非合作目标包括故障或失效卫星、空间垃收稿日期：2