Controle tolerante a falhas e anti-interferência para a manutenção da formação de dois satélites

CHEN Gao-jie ,  

CHANG Lin ,  

YANG Xiu-bin ,  

YANG Chun-lei ,  

LI Yan-bo ,  

摘要

Para resolver o problema de baixa precisão no controle orbital da formação de dois satélites e a baixa estabilidade causadas por erros no modelo do sistema, interferências externas e falhas em atuadores, foi projetada uma estratégia de controle tolerante a falhas e anti-interferência baseada em observador e regulador quadrático linear (LQR). Primeiro, com base no modelo dinâmico do movimento relativo da formação de dois satélites, foi projetado um observador aumentado baseado em uma lei adaptativa integral proporcional dupla, que realiza a estimativa rápida e precisa do estado do sistema, falhas intermitentes e rápidas e interferências modeláveis, utilizando a técnica de otimização <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><msub><mrow><mi>H</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">∞</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/D0A74324-373E-4729-9AE2-7EF602F9BFDF-M001.jpg"><?fx-imagestate width="4.57200003" height="3.21733332"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/D0A74324-373E-4729-9AE2-7EF602F9BFDF-M001c.jpg"><?fx-imagestate width="4.57200003" height="3.21733332"?></graphic></alternatives></inline-formula> para suprimir o impacto das interferências não modeláveis no sistema de controle. Em seguida, utilizando a teoria de estabilidade de Lyapunov, garante-se a estabilidade assintótica do sistema dinâmico de erro. Depois, introduz-se no controlador um termo de compensação feedforward baseado em informações de estimativa dinâmica desconhecida, projetando uma lei de controle LQR tolerante a falhas e anti-interferência com realimentação em malha fechada. Por fim, os resultados experimentais mostram que, em comparação com os métodos de controle na literatura, a precisão do controle da posição relativa dos satélites na formação aumentou 49,93%, validando a superioridade da lei de controle LQR tolerante a falhas e anti-interferência projetada, podendo fornecer uma estratégia de controle precisa para a manutenção da formação de dois satélites.

关键词

formação de dois satélites;observador de interferências;estimativa de falhas;controle tolerante a falhas

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