航天器巡检任务的安全保证控制

本文研究航天器巡检任务中考虑多个位置障碍与逻辑姿态禁区的安全保证问题。为解决该问题，我们提出一种基于控制障碍函数的控制策略，概括为“运动学安全校验”与“动力学速度跟踪”方法。所提方法利用控制障碍函数描述障碍并通过二次规划问题求解生成安全速度。随后，我们基于生成速度设计类比例控制器，其虽简单，但即便存在速度跟踪误差也能确保安全。本文严格分析了系统的稳定性与安全性。此外，为考虑模型不确定性与外部扰动，我们在设计中融入基于浸入与不变性的扰动观测器。最后，通过数值仿真验证了所提控制策略的有效性。