Dynamic optimal output feedback control of satellite formation reconfiguration based on an LMI approach

Wei Changzhu; Park Sang -Young

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Dynamic optimal output feedback control of satellite formation reconfiguration based on an LMI approach

机译：基于LMI方法的卫星编队重构动态最优输出反馈控制

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This study presents a dynamic quadratic-optimal (DQO) output feedback controller for satellite formation reconfiguration based on a linear matrix inequality (LMI) approach. A relative motion model involving communication topology of formation flying on a circular reference orbit is established through graph theory. As the design of a static quadratic-optimal (SQO) output feedback controller was determined to be infeasible, emphasis is placed on designing a DQO output feedback controller. Introducing an impulse function enables us to transform the original DQO output feedback control (DQO-OFC) problem into an optimal L-2-norm problem, which can be solved in the standard frame of an LMI approach. It is infeasible to employ a conventional substitution method to treat a nonlinear term with a quadratic form. Thus, an elimination method is adopted in order to address nonlinear terms in the matrix inequalities to obtain a set of equivalent LMIs. Additional control quantities are developed in order to retain the formation configuration in a non-zero state. Simulation results demonstrate validity and functionality of the proposed DQO output feedback controller. (C) 2017 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

机译：这项研究提出了一种基于线性矩阵不等式（LMI）方法的动态二次最优（DQO）输出反馈控制器，用于卫星编队重构。通过图论建立了涉及在圆形参考轨道上飞行的编队通信拓扑的相对运动模型。由于确定静态二次最优（SQO）输出反馈控制器的设计不可行，因此将重点放在设计DQO输出反馈控制器上。引入脉冲函数使我们能够将原始DQO输出反馈控制（DQO-OFC）问题转换为最佳L-2-norm问题，可以在LMI方法的标准框架中解决该问题。采用常规的替换方法来处理具有二次形式的非线性项是不可行的。因此，为了消除矩阵不等式中的非线性项，采用消除方法以获得一组等效的LMI。开发了附加的控制量，以将地层构造保持在非零状态。仿真结果证明了所提出的DQO输出反馈控制器的有效性和功能性。（C）2017 Elsevier Masson SAS。版权所有。

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来源
《Aerospace science and technology》 |2017年第4期|214-231|共18页
作者
Wei Changzhu; Park Sang -Young;
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作者单位

Yonsei Univ, Yonsei Univ Observ, Seoul 03722, South Korea|Harbin Inst Technol, Sch Astronaut, Harbin 150001, Peoples R China;

Yonsei Univ, Dept Astron, Astrodynam & Control Lab, Seoul 03722, South Korea|Yonsei Univ, Yonsei Univ Observ, Seoul 03722, South Korea;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Dynamic optimal controller; Elimination method; Graph theory; Linear matrix inequality (LMI); Output feedback control (OFC); Satellite formation flying;

机译：动态最优控制器;消除方法;图论;线性矩阵不等式（LMI）;输出反馈控制（OFC）;卫星编队飞行;

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