通信受限下基于终端滑模和指对数滑模方法的编队航天器姿态协同控制

易航 陈雪芹 刘明

0 引言

星间数据传输时，不可避免地存在通信时延[1].一般来说，星间数据传输时延[2-4]主要包括：1)排队延时：即待发送信息进入排队队列，到此信息开始发送所花费的时间；2)发送延时：从开始发送信息的第一个字节直至信息的最后一个字节所需的时间；3)传输延时：信息从发送设备传输到接收设备所花费的时间.以目前的技术手段，在进行星间通信的过程中是无法避免通信延迟问题的.如不考虑星间通信时延的影响，所设计的姿态协同控制律可能无法获得理想的控制性能，甚至会出现使姿态控制系统失稳[5]的情况.另一方面，在考虑通信时延的情形下，如采用基于事件触发的通信机制进行姿态协同控制器的设计，由于事件触发通信机制本身就会造成信息传输延迟，如再与上述的通信时延叠加到一起，无疑增加了控制器的设计负担和保守性，很难取得理想的控制性能[6-8].

除了事件触发通信机制以外，信号量化是另一种能够有效降低星间通信字节的手段[9].从自动控制理论角度来说，通信时延属于时间域上的信息滞后，而信号量化属于状态空间意义上的信息截取，如果一个控制系统同时存在通信时延和信号量化，其对应的信号误差，是可以通过合理设计控制器进行有效补偿的[10-13].基于这一原因，本文将针对编队航天器星间通信中的数据传输时延问题，采用信号量化的通信策略，研究对应的姿态协同控制器设计问题.