航天器位姿运动一体化直接自适应容错控制研究  

Adaptive Direct Fault-tolerant Control Design for Spacecraft Integrated Attitude and Orbit System

作　　者：马亚杰[1] 姜斌[1] 任好 MA Ya-Jie;JIANG Bin;REN Hao(College of Automation Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 211106)

机构地区：[1]南京航空航天大学自动化学院,南京211106

出　　处：《自动化学报》2023年第3期678-686,共9页Acta Automatica Sinica

基　　金：国家自然科学基金(62020106003,62273177,U22B6001);江苏省自然科学基金(BK20222012,BK20211566);高等学校学科创新引智基金(B20007);机械结构力学及控制国家重点实验室(南京航空航天大学)自主研究课题基金(MCMS-I-0121G03);航空基金(20200007018001)资助。

摘　　要：针对航天器近距离操作过程中追踪航天器位姿控制系统执行器故障问题,提出了一种直接自适应容错控制方法,保证了追踪航天器在发生执行器故障下的自身稳定性和对目标航天器位姿状态的渐近跟踪性能.基于对偶四元数的航天器位姿一体化控制系统模型,首先,假设故障已知,设计标称控制信号;然后,设计自适应更新律对标称控制信号中的未知参数进行估计,构成自适应控制信号;最后,利用多Lyapunov函数对多故障模式下的系统性能进行分析.仿真结果表明了所提方法的有效性.This paper proposes an adaptive direct fault-tolerant control method for the tracking spacecraft with actuator faults during proximity operations,to ensure the stability and the asymptotic tracking performance of the target spacecraft.Based on dual quaternion theory constructing the integrated spacecraft attitude and orbit control system,a nominal control signal is designed assuming that the faults are known;adaptive update laws are designed to estimate the unknown parameters in the nominal control signal to form the adaptive control law;and multiple Lyapunov functions are used to analyse the performance of the system with multiple actuator faults.Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method.

关 键 词：执行器故障 直接自适应控制 对偶四元数 多执行器故障 近距离操作 

分 类 号：TP273[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] V448.22[自动化与计算机技术—控制科学与工程]