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申请/专利权人：盐城工学院

摘要：本发明提供了一种针对干扰与无角速度反馈的姿态协同跟踪控制方法，综合考虑干扰、无角速度反馈以及只有部分跟随者航天器能够获得领航者航天器信息的航天器编队的工况，针对复杂干扰、通信资源、观测时间、无法获取角速度信息的考虑更为完善，构建了固定时间扩张状态观测器、分布式固定时间状态观测器、滤波辅助系统，并获得针对干扰和无角度反馈的姿态协同跟踪控制器，然后采用该姿态协同跟踪控制器使航天器编队姿态进行协同跟踪控制，实现仅有部分跟随者航天器可获得领航者航天器信息的通信拓扑下的干扰、无角速度反馈的姿态协同控制方法，且能够使航天器协同跟踪误差系统快速的收敛，进一步提高了控制系统的鲁棒性和实用性。

主权项：1.一种针对干扰与无角速度反馈的姿态协同跟踪控制方法，其特征在于：针对由n个跟随者航天器和1个领航者航天器组成的航天器编队，执行如下步骤，构建固定时间扩张状态观测器、分布式固定时间状态观测器、滤波辅助系统，获得针对干扰和无角度反馈的姿态协同跟踪控制器，然后采用该姿态协同跟踪控制器使航天器编队姿态进行协同跟踪控制：步骤1：通过建立航天器编队的惯量坐标系和航天器编队中各航天器分别对应的本体坐标系，确定航天器编队中各航天器分别所对应的运动学方程和动力学方程；步骤2：利用代数图论，描述航天器编队所对应以领航者航天器为根节点的树形通信拓扑结构；步骤3：根据航天器编队所对应的树形通信拓扑结构，针对领航者航天器相邻相连的各跟随者航天器，设计分布式固定时间状态观测器，确定该各跟随者航天器分别观测领航者航天器的姿态观测值、角速度观测值和角加速度观测值；步骤4：根据所述相应跟随者航天器对领航者航天器的姿态观测值、角速度观测值和角加速度观测值，分别定义姿态跟踪误差估计值和角速度跟踪误差估计值；步骤5：根据所述姿态跟踪误差估计值和角速度跟踪误差估计值，设计固定时间扩张状态观测器对跟踪者航天器的干扰项进行观测；上述步骤5中所述固定时间扩张状态观测器为： 式中，0＜α＜1、p＞1、γi1＞0、γi2＞0、γi3＞0、γi4＞0、γi5＞0和γi6＞0为所述固定时间扩张状态观测器参数，sigα、sigp分别为幂函数，Ji∈R3×3是航天器转动惯量矩阵，τi∈R3表示航天器的执行机构控制力矩，ξi1、ξi2和ξi3为所述固定时间扩张状态观测器状态，步骤6：根据所述姿态跟踪误差估计值设计滤波辅助系统；步骤7：根据所述分布式固定时间状态观测器、所述姿态跟踪误差估计值、所述固定时间扩张状态观测器以及所述滤波辅助系统，设计获得针对干扰和无角速度反馈的姿态协同跟踪控制器；上述步骤7中所述姿态协同跟踪控制器τi包括： 式中，k1i为正实数，和分别表示所述姿态跟踪误差估计值的矢量部分和标量部分，ρi和σi为所述分布式固定时间状态观测器的状态变量，k2i为正实数，和为所述滤波辅助系统的状态变量，Ci表示旋转矩阵上标×表示斜对称算子矩阵，k3i为正实数，ξi2和ξi3为所述固定时间扩张状态观测器的状态变量。

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