带定向约束的航天器指定时弯尾控制
系统与控制
2025-08-04 v4 系统与控制
摘要
本文提出一种集成弯尾指导与控制（Integrated Boresight Guidance and Control, IBGC）方案，以解决航天器在时序约束和定向约束下的弯尾重新取向问题。本文提出一种连续、饱和的指定时弯尾调整（Prescribed-Time Boresight Adjustment, PPTA）函数，并建立了实用的指定时稳定性准则。利用时序变换技术和PPTA函数，本文提出一种指定时指导律，使弯尾向量可从几乎任意初始姿态在自由空间中，指向目标姿态附近的小区域，所需时间为预先指定时间，同时避免所有被禁区（增添安全边缘后）。随后，推导了一种指定时扰动观测器（Prescribed-Time Disturbance Observer, PTDO），用于重构外部扰动。通过运用屏障函数和PPTA函数，开发了一种基于PTDO的简化姿态跟踪控制器，确保在“安全管道”内实现指定时弯尾跟踪。通过合理设置安全边缘、定时和安全管道，可使本文提出的IBGC方案在规定的任务完成时间内实现受约束的弯尾重新取向。仿真和实验结果表明，所提出的IBGC方案有效。
引用
@article{arxiv.2504.04312,
title = {Prescribed-Time Boresight Control of Spacecraft Under Pointing Constraints},
author = {Xiaodong Shao and Haoyang Yang and Haoran Li and Zongyu Zuo and Jose Guadalupe Romero and Qinglei Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.04312},
year = {2025}
}