有限通信下航天器编队协同控制的理论与仿真验证

在有限通信条件下的航天器编队协同控制研究是一篇针对航天器编队飞行中特定挑战的重要论文。随着航天器编队任务的复杂性和规模的增加，通信故障和不稳定的通信拓扑成为了一个关键问题。在这种情况下，航天器可能无法直接获取所有必要的参考信息，这要求控制系统具备高度的鲁棒性和适应性。 该研究首先阐述了在航天器编队飞行中遇到的一致性问题，即所有航天器需要保持相对位置和方向的一致性，以便于执行任务。作者引入了一致性理论，这是一种控制理论，强调系统的整体协调和同步，即使在局部通信受限的情况下也能确保编队的稳定运行。 接着，论文详细介绍了航天器的动力学模型，这是设计控制律的基础，它考虑了航天器的运动方程和外部环境对飞行的影响。作者着重设计了两种协同控制律：一是航天器姿态协同控制律，用于确保编队内航天器的姿态（如滚转、俯仰和偏航）保持一致；二是航天器轨道构型建立与保持协同控制律，关注编队整体的轨道形状和位置控制，使得航天器能够在不断变化的通信条件下维持理想的编队配置。 为了验证这些控制方法的有效性，研究者进行了数值仿真。在仿真中，他们模拟了各种通信故障和通信拓扑变化的情景，结果显示，即使在有限的信息交换条件下，所设计的控制策略仍能有效地维持编队的稳定性，确保航天器能够顺利完成任务。这意味着，这种方法不仅提高了编队系统的可靠性，还降低了维护和升级的成本。 总结来说，这篇论文深入探讨了在通信受限的航天器编队环境中，如何利用一致性理论设计出有效的协同控制策略。它为解决实际航天任务中的通信挑战提供了一种创新的方法，并通过实验证明了其在复杂航天器编队环境中的应用价值。这项研究成果对于推进航天器编队技术的发展具有重要意义。