基于Lyapunov-MPC方法的非合作目标近距离抵近控制

作     者：杜兴瑞 孟云鹤 陆璐 DU Xingrui;MENG Yunhe;LU Lu

作者机构：中山大学人工智能学院广东珠海519082 

出 版 物：《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 (Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni)

年 卷 期：2024年第63卷第2期

页      面：85-94页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(61673390) 

主　　题：非合作目标 近距离视线抵近 非线性动力学系统 控制Lyapunov函数 模型预测控制 

摘      要：针对航天器近距离视线抵近同时存在轨道与姿态机动的非合作目标特定方位控制问题,提出了一种基于控制Lyapunov函数(CLF)的模型预测控制方法 (LMPC)。首先,根据视线坐标系下的轨道动力学方程,建立了满足视线指向要求的航天器相对轨道动力学模型,并推导了期望轨道的解析表达式。其次,利用MPC方法设计控制器进行在线优化控制,并通过纳入基于李雅普洛夫方法的非线性反步控制的显式特征,构建收缩约束式,以确保闭环稳定性。接着,对基于LMPC的控制方法的递归可行性和闭环稳定性进行了证明。最后,仿真结果证明了所设计的LMPC轨迹跟踪方法的有效性和鲁棒性。