Distributed attitude synchronization of formation flying via consensus-based virtual structure

Bing-Long Cong; Xiang-Dong Liu; Zhen Chen

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Distributed attitude synchronization of formation flying via consensus-based virtual structure

机译：基于共识的虚拟结构的编队飞行分布式姿态同步

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This paper presents a general framework for synchronized multiple spacecraft rotations via consensus-based virtual structure. In this framework, attitude control systems for formation spacecrafts and virtual structure are designed separately. Both parametric uncertainty and external disturbance are taken into account. A time-varying sliding mode control (TVSMC) algorithm is designed to improve the robustness of the actual attitude control system. As for the virtual attitude control system, a behavioral consensus algorithm is presented to accomplish the attitude maneuver of the entire formation and guarantee a consistent attitude among the local virtual structure counterparts during the attitude maneuver. A multiple virtual sub-structures (MVSSs) system is introduced to enhance current virtual structure scheme when large amounts of spacecrafts are involved in the formation. The attitude of spacecraft is represented by modified Rodrigues parameter (MRP) for its non-redundancy. Finally, a numerical simulation with three synchronization situations is employed to illustrate the effectiveness of the proposed strategy.

机译：本文提出了一种通过基于共识的虚拟结构同步多个航天器旋转的通用框架。在这种框架下，编队航天器和虚拟结构的姿态控制系统是分开设计的。同时考虑参数不确定性和外部干扰。设计时变滑模控制算法以提高实际姿态控制系统的鲁棒性。对于虚拟姿态控制系统，提出了一种行为共识算法来完成整个编队的姿态操纵，并在姿态操纵过程中保证局部虚拟结构对等体之间的姿态一致。引入了多个虚拟子结构（MVSS）系统，以在地层中包含大量航天器时增强当前的虚拟结构方案。航天器的姿态由修改后的Rodrigues参数（MRP）表示，表示其非冗余。最后，采用三个同步情况的数值模拟来说明所提出策略的有效性。

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来源
《Acta astronautica》 |2011年第12期|p.1973-1986|共14页
作者
Bing-Long Cong; Xiang-Dong Liu; Zhen Chen;
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作者单位

School of Automation, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;

School of Automation, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;

School of Automation, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;

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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
formation flying; attitude synchronization; consensus-based virtual structure; time-varying sliding mode control;

机译：编队飞行姿态同步基于共识的虚拟结构时变滑模控制;

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机译：航天编队飞行分布式姿态控制实验研究。

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