多星姿态协同中的几何鲁棒控制

来源：系统工程与电子技术杂志2024年第9期北京时间：

作者：胡洋, 刘学超, 李化义, 曹芊

单位：1. 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001；2. 航天东方红卫星有限公司, 北京 100094

摘要：针对多星系统的姿态协同控制问题, 通过不变扩展卡尔曼滤波(invariant extended Kalman filter, InEKF)对航天器进行姿态估计, 将航天器的姿态估计与传递矩阵独立; 结合无向通信拓扑构建多星特殊正交群(special orthogonal group, SO(3))姿态模型, 推导SO(3)上姿态协同误差。然后，基于SO(3)提出基于一致性理论的姿态协同控制算法。其中，利用径向基函数神经网络对虚拟扰动进行拟合补偿, 所提出的算法考虑空间扰动, 以保证协同控制器适用于整个姿态空间，实现多星姿态协同、跟踪期望姿态和执行器能力约束下的协同。根据LaSalle不变集理论对系统进行分析, 证明系统具有全局渐近稳定性。最后, 利用六星航天器系统校验了所提姿态协同控制算法的有效性。

关键词：多航天器,特殊正交群,协同控制,径向基函数,不变扩展卡尔曼滤波

基金资助：上海航天科技创新基金(SAST2021-030)