有约束重复使用运载器障碍变换预设时间控制

作     者：徐世昊 王伟 张峪浩 浦甲伦 关英姿 XU Shihao;WANG Wei;ZHANG Yuhao;PU Jialun;GUAN Yingzi

作者机构：哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 北京航天自动控制研究所北京100854 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2023年第44卷第10期

页      面：1555-1563页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(52232014) 国家自然科学基金联合基金项目(U2241215) 上海航天科技创新基金(SAST2021-028) 

主　　题：重复使用运载器(RLV) 姿态跟踪控制 姿态约束 障碍变换 预设时间控制 

摘      要：针对姿态角受约束的重复使用运载器(RLV)再入段姿态跟踪控制问题,提出了一种基于障碍变换的预设时间控制方法。首先建立了面向控制系统设计的RLV动力学模型,设计障碍函数对动力学模型中受约束的状态量进行变换,得到等价无约束变量及控制模型;然后针对变换后控制模型,基于反步法思想设计了预设时间控制律,采用指令滤波器避免微分膨胀问题,并引入RBF网络对再入过程中RLV所受不确定扰动进行了补偿。Lyapunov方法证明了姿态跟踪误差可在预设时间内收敛至原点附近邻域,且姿态角满足时变约束。数值仿真验证了所提方法可保证姿态角满足约束,实现姿态跟踪误差预设时间收敛,且具有更佳的跟踪控制性能。