Input-to-state stable cooperative attitude regulation of spacecraft formation flying
Input-to-state stable cooperative attitude regulation of spacecraft formation flying
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航天器编队飞行输入状态稳定协同姿态调节
DOI：
10.1016/j.jfranklin.2012.11.005
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发表时间：
2013-02
影响因子：
4.1
通讯作者：
GuangfuMa
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Qinglei Hu;YueyongLv;JianZhang;GuangfuMa
研究了存在外部干扰时，基于输入-状态稳定性概念的航天器编队姿态协同控制问题。更具体地说，相对姿态四元数和相对角速度首次被引入到描述不同的形成剂之间的相对姿态运动。然后设计了一种新型的比例微分型控制器，其中包含由相对四元数和角速度组成的有界协同姿态控制项。相关的李雅普诺夫稳定性分析表明，从广义扰动（即合作姿态控制项和外部扰动）到系统状态，闭环系统是半全局输入到状态稳定的。此外，本文的主要贡献之一是从输入-状态稳定的角度给出了控制参数的选取约束。数值仿真结果不仅突出了保证闭环性能的好处，从这里推导的控制律，但也显示了一个快速的过渡过程和高精度。
In this paper, the problem of cooperative attitude control under the concept of input-to-state stability for spacecraft formation flying is discussed in the presence of external disturbances. More specifically, the relative attitude quaternion and relative angular velocity are firstly introduced to describe the relative attitude motion between different formation agents. A novel proportional-derivative type controller is then developed including bounded cooperative attitude control term composed of relative quaternion and angular velocity. Associated Lyapunov stability analysis shows that the closed-loop system is proved to be semi-globally input-to-state stable from the generalized disturbance (i.e. cooperative attitude control term and external disturbance) to system states. Besides, the selecting constraint on control parameters is given in the sense of input-to-state stability as one of the main contributions of this paper. Numerical simulation results are also presented which not only highlight the ensuring closed-loop performance benefits from the control law derived here but also shows a rapid transient process and high accuracy.
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