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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明公开一种极坐标系下预设性能的旋转编队控制方法，应用于多航天器协同控制领域，由于旋转编队问题中所有航天器的位置和速度时刻在变化，导致使用传统的一致性算法时取得的旋转效果不尽人意的问题；本发明首先建立多航天器的二阶动力学模型，为方便实现旋转编队，把动力学模型转化到极坐标空间下；其次设计预设性能函数，规定多航天器系统的旋转编队性能；然后设计预设旋转编队性能不等式，把多航天器的旋转编队误差和预设性能函数结合起来，描述多航天器旋转编队误差的收敛收敛性能；最后设计预设性能旋转编队控制协议，实现旋转编队。

主权项：1.一种极坐标系下预设性能的旋转编队控制方法，其特征在于，包括：S1、建立多航天器的二阶动力学模型；步骤S1具体包括以下分步骤：S11、建立航天器系统在惯性坐标系下的二阶动力学模型： 其中，x1i,x2i,uli分别表示航天器i在二维空间中的位置、速度和控制输入在惯性坐标系olxlyl下的投影，表示x1i的一阶导数，表示x2i的一阶导数，dli表示航天器i受到的外部扰动；所述航天器系统包括多个航天器；S12、将惯性系下的航天器动力学模型转换到极坐标系下： ri、vi分别表示航天器i距离惯性系原点的长度及其变化率，表示ri的一阶导数，表示vi的一阶导数；θi表示航天器i的极坐标系x轴与惯性系x轴的夹角，wi表示航天器i的变化率，表示θi的一阶导数；ueiv表示航天器i的控制输入在极坐标系x轴，ueiw表示航天器i的控制输入在极坐标系y轴上的投影，deiv表示航天器i受到的扰动在极坐标系x轴，deiw表示航天器i受到的扰动在极坐标系y轴上的投影；S13、令pi＝[ri,θi]T,qi＝[vi,wi]T，将转换为： 其中，表示pi的一阶导数，表示qi的一阶导数，S2、设计预设性能函数，规定多航天器系统的旋转编队性能；步骤S2所述预设性能函数的表达式为： 其中，p0表示预设时间函数的初始值，p∞表示预设时间函数的稳态值，T表示预设的系统稳定时间；S3、根据预设性能函数设计预设旋转编队性能不等式；步骤S3所述预设旋转编队性能不等式具体为：-v1i,mptei,mtv2i,mpt其中，ei,m表示ei第m列元素，ei表示航天器i的旋转编队误差，v1i,m和v2i,m分别表示v1i和v2i的第m个元素，△为用来限制控制系统稳定过程中的最大超调量，其中ei,mt表示误差变换函数，R表示实数集合；S4、根据多航天器的二阶动力学模型、预设旋转编队性能不等式设计预设性能旋转编队控制协议，实现旋转编队；步骤S4具体包括以下分步骤：S41、通过误差变换把预设旋转编队性能不等式变为等式约束： S42、设计航天器i的旋转编队控制协议为如下形式：ui＝-Bikεεpi+kqeqi+uti-fi 其中，kε0,kq0,δt0,γ0，为基函数，uti为神经网络估计项；S43、根据计算旋转编队中各航天器的控制量；S44、将控制量作用于对于航天器的执行机构上，从而实现预设性能的旋转编队。

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