模块化航天器相对轨道队形控制：自适应增益应对未知干扰

"这篇论文探讨了在存在未知干扰和模块质量不确定性的情况下，如何对模块化航天器系统的相对轨道进行队形控制。研究基于多智能体系统的一致性理论，采用有向拓扑结构，并利用自适应增益技术设计分布式控制算法。通过Lyapunov稳定性分析证明了闭环系统的渐近稳定性。在Matlab/Simulink环境下进行了仿真验证，6个模块组成的航天器系统队形控制表现出有效性和可行性。" 这篇研究主要关注的是模块化航天器在相对轨道中的队形控制问题，这在现代航天工程中具有重要的应用价值。模块化航天器因其灵活性和可扩展性，成为航天任务设计的新趋势。然而，实际运行中，航天器可能会受到各种未知干扰，如大气阻力、太阳辐射压力等，同时，各模块的质量也可能存在不确定性，这些因素都会对轨道控制带来挑战。 论文引入了多智能体系统的一致性理论，这是解决多体系统协调控制的一种有效方法。在有向拓扑结构中，每个模块可以看作是一个智能体，它们之间通过通信交换信息，共同达成预定的队形。这种结构允许模块仅依赖自身及相邻模块的信息来实现控制，简化了整个系统的复杂性。 面对状态相关的未知外部干扰，研究采用了自适应增益技术。自适应增益控制是一种能够动态调整控制器参数的技术，它可以根据系统的实时性能调整控制信号的大小，以抵消不确定性和干扰的影响。通过这种方式，即使面对未知干扰，也能保持系统的稳定性和性能。 为了证明设计的控制算法的有效性，论文使用了Lyapunov稳定性理论。Lyapunov稳定性分析是控制系统理论中的一个核心工具，它可以确保系统在扰动下仍能保持稳定。作者证明了在该控制策略下，闭环系统是渐近稳定的，即随着时间推移，系统会收敛到一个平衡点，且在此过程中不会出现发散现象。 最后，研究通过Matlab/Simulink软件进行了仿真验证，使用了一个由6个模块组成的模块化航天器系统。仿真的结果证实了所提出的控制律不仅能够有效地应对未知干扰，而且在质量不确定性的条件下也能保持队形的稳定性，显示了算法的实用性和有效性。 这篇论文为解决模块化航天器在复杂环境下的队形控制问题提供了一种新的解决方案，对于未来航天任务的设计和执行具有重要的参考价值。