[发明专利]一种基于事件触发机制的自适应航天器姿态跟踪控制方法

说明书

一种基于事件触发机制的自适应航天器姿态跟踪控制方法，包括建立含有外部干扰的航天器动力学模型与相对姿态跟踪误差模型；然后定义控制中应用的事件触发机制，基于事件触发机制构建传输控制力矩信号与控制器设计的控制力矩信号之间的关系式；基于第一步建立的航天器动力学模型与相对姿态跟踪误差模型、第二步基于事件触发机制构建的传输控制力矩信号与控制器设计的控制力矩信号之间的关系式，利用反步法，引入界估计与辅助信号，对航天器姿态进行事件触发自适应控制；本方法具有抗干扰性强、计算量小等优点，可以有效减少控制器的通信量和控制信号更新频率，适用于无线网络的传输能力受限的模块化航天器的姿态控制。

技术领域

本发明涉及一种基于事件触发机制的自适应航天器姿态跟踪控制方法，主要应用于模块化航天器的姿态跟踪控制，属于航天器控制技术领域。

背景技术

近年来，模块化航天器受到重视，模块化航天器采用模块化开放式网络架构，利用即插即用系统的基本思想，将航天器的各个组件模块化而进行组装，可以降低航天器成本，加快组装速度，利于有缺陷或过时的部件轻松拆卸和更换。模块化航天器的核心技术是无线数据通信和无线电力传输，它与笨重、庞大、不灵活的传统电缆互连不同，在此技术下，航天器的所有功能部件都相互独立，并通过低成本无线网络连接。但是，负责执行器模块和控制模块之间的数据传输的无线网络的带宽和计算能力是有限的。因此，如何设计航天器的控制方案，以减少通信量而不影响稳定性和控制性能是非常重要的。

传统控制方法都是在连续时间框架内开发的，控制算法在一个固定的、周期的和足够小的采样周期内执行，有很好的理论和分析的方便性。但是，在这种方式中，无论是否必要，在每一个采样时间内，执行器和控制器之间都要进行通信以及更新控制算法，这将造成网络资源的浪费和执行机构的磨损。显然，这种方法在网络资源有限的条件下是不合适的。而事件触发机制可以依靠设定控制更新条件，来减小控制更新频率，大大减少通信量。

发明内容

为了解决上述已有技术存在的不足，本发明提供一种基于事件触发机制的自适应航天器姿态跟踪控制方法，包括以下步骤：

(1)建立含有外部干扰的航天器动力学模型与相对姿态跟踪误差模型；

(2)定义控制过程中应用的事件触发机制，基于事件触发机制构建传输控制力矩信号与控制器设计的控制力矩信号之间的关系式；

(3)基于步骤(1)建立的航天器动力学模型与相对姿态跟踪误差模型、步骤(2)的基于事件触发机制构建的传输控制力矩信号与控制器设计的控制力矩信号之间的关系式，利用反步法对航天器姿态进行自适应控制；

具体的：

步骤(1)的航天器动力学模型与相对姿态跟踪误差模型为：