基于跳变系统理论的航天器反追踪控制方法研究

摘要

随着地球外空间资源地不断被占用，空间攻防对抗在未来是不可避免的趋势。对在轨运行的航天器的攻击将成为对抗中的重点，因此航天器针对武器威胁的反追踪显得极为重要。本文在航天器轨道动力学模型的基础上，结合跳变系统理论，将反追踪问题转化为一个跳变控制输入下的模型参考跟踪问题，提出相应的控制问题的数学描述，并给出相应的求解算法。
　　首先，给出了本文所涉及的数学基础知识，包括航天器在惯性系中的轨道模型，跳变系统相关理论以及所使用的线性矩阵不等式方法。所介绍基础知识中包含了相关的模型、定义以及引理的说明。
　　然后，针对无扰动的系统模型，将反追踪问题转化为针对跳变系统的模型参考跟踪问题，并对该问题做了数学上的描述；针对所提出的控制问题，推导了跟踪控制器的存在条件，并结合跳变系统随机稳定性充要条件与线性矩阵不等式方法给出求解步骤，整理为算法形式；利用所设计的控制器，分别从圆形轨道和椭圆型轨道两个方面对无扰动的系统模型进行仿真，仿真结果表明所提出的控制器是有效的。
　　最后，针对含有It?o型扰动的系统，针对同一模型参考跟踪控制问题提出了问题的数学描述；针对含有It?o型扰动的系统，同样进行了跟踪控制器存在条件分析，并从误差增广系统的角度分析了跟踪控制器的形式，佐证了所提出的控制器的正确性；根据含有扰动的跳变系统随机稳定的充要条件，结合线性矩阵不等式方法，给出了控制问题的求解算法；考虑到It?o型随机系统仿真的特点，采用了一种离散近似的方法进行数值仿真，并针对圆形轨道与椭圆型轨道进行了仿真验证，仿真结果表明所提出的控制器是有效的。

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第1章 绪论

1.1课题背景与意义

1.2课题相关问题研究现状

1.3本文主要研究内容与组织结构

第2章 数学基础

2.1引言

2.2航天器在惯性系中的轨道动力学模型

2.3跳变系统

2.4线性矩阵不等式方法

2.5本章小结

第3章 基于模型参考跟踪控制的反追踪问题求解

3.1引言

3.2问题的描述

3.3问题的求解

3.4数值仿真

3.5本章小结

第4章 It?o型扰动系统的反追踪模型参考跟踪控制问题求解

4.1引言

4.2问题的描述

4.3问题的求解

4.4数值仿真

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

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