通信受限下终端滑模与指对数滑模法的航天器编队姿态协同控制策略

本文主要探讨了在通信受限条件下，针对编队航天器的姿态协同控制问题，提出了两种创新的方法——终端滑模控制和指对数滑模控制。首先，为了优化星间数据通信效率并减少带宽资源消耗，研究者设计了一种基于信号量化的星间数据通信策略。这种策略通过信号量来管理和压缩数据，使得编队航天器能够在有限的带宽内实现有效的姿态同步控制，确保系统的渐近稳定性。 在考虑星间通信时延的问题上，传统的控制器设计可能因时延导致控制性能下降或系统不稳定。为此，文章引入了指对数滑模面的概念，针对航天器间可能存在的时间延迟，设计了一种新型的控制器，旨在使编队航天器在有限时间内达成期望的姿态。这种方法能够有效地应对通信时延，减轻了控制器设计的复杂性和保守性。 信号量化作为另一个关键要素，被用于进一步减小星间通信的数据量。文章从自动控制理论的角度出发，探讨了如何通过信号量化技术减少每个信息包的大小，从而降低通信负担，提升控制性能。 最后，作者通过在一个包含4个航天器的编队系统中的仿真验证，证实了他们提出的基于终端滑模和指对数滑模方法的协同控制方法的有效性和实用性。这些研究成果对于航天器在实际应用中，尤其是在通信受限的环境下，实现高效、稳定的编队姿态协同控制具有重要意义。 本文的研究成果不仅关注了控制理论的深度应用，还结合了通信技术的实际需求，为航天器编队控制领域的研究提供了新的视角和解决方案，对于提升航天器的自主性、可靠性和整体性能具有积极的推动作用。