WikiEdge:ArXiv速遞/2025-05-06

摘要

• 原文標題：Artificial Potential Field and Sliding Mode Control for Spacecraft Attitude Maneuver with Actuation and Pointing Constraints
• 中文標題：基於人工勢場與滑模控制的太空飛行器姿態機動執行及指向約束控制
• 發布日期：2025-05-06 14:54:39+00:00
• 作者：Mauro Mancini, Dario Ruggiero
• 分類：eess.SY, cs.SY
• 原文連結：http://arxiv.org/abs/2505.03594v1

中文摘要：本研究探討了剛性太空飛行器姿態重定向的制導與控制策略組合，同時處理禁止指向約束、執行器限制和系統不確定性。這些約束源於太空中可能損壞太空飛行器敏感載荷的明亮物體存在，以及執行器飽和可能危及閉環系統穩定性的風險。此外，太空飛行器姿態動力學通常受到參數不確定性、外部干擾和系統非線性的影響，這些因素不可忽視。本文採用人工勢場（APF）與滑模控制（SMC）相結合的策略，解決了指向和執行約束下的太空飛行器重定向問題。基於李雅普諾夫的嚴格分析得出了APF/SMC增益的閉式表達式，無需迭代計算即可提供增益值的顯式數學公式。這些表達式考慮了角速度和控制力矩限制、外部干擾及慣量不確定性。通過高保真姿態動力學模擬器的蒙特卡洛仿真驗證了所提控制策略的魯棒性，並採用μ分析評估局部穩定性特性和量化魯棒性裕度。結果證實了該方法在真實太空場景中的實用性，突顯了其在不確定和受限環境中的有效性。