航天器自主交會最終接近控制律設(shè)計.pdf

1、近幾年我國已經(jīng)實現(xiàn)載人航天并且完成探月初期工程，接下來計劃的深空探索以及更加復(fù)雜的空間任務(wù)都需要借助空間交會技術(shù)，本文是在這樣的背景下展開了對航天器交會逼近段控制律的研究。針對航天器運行的軌道不同，論文內(nèi)容重點分成兩大部分：第一部分是航天器在圓軌道運行的情況下，考慮多種約束條件下接近控制律設(shè)計；第二部分是針對橢圓軌道的交會情況，設(shè)計帶有魯棒性的接近控制律。
　　論文首先在分析了空間自主交會的發(fā)展歷程以國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹了

2、經(jīng)典的描述航天器相對運動的C-W方程的推導(dǎo)過程，并且以此為基礎(chǔ)，對其進行改進得到了適用于描述橢圓軌道航天器相對運動的Lawden方程。通過分析航天器交會的任務(wù)指標，把其歸結(jié)為對指定參考信號的跟蹤，因此本文采用以模型參考跟蹤的相關(guān)理論為基礎(chǔ)，采用特征結(jié)構(gòu)配置的參數(shù)化方法，設(shè)計接近控制律。
　　針對航天器在圓軌道上運行的情況，考慮了兩種情況：第一種接近控制律的設(shè)計是在控制量受約束時；第二種情況是由于空間中存在的干擾以及測量系統(tǒng)本身的誤

3、差，導(dǎo)致慣性信息具有不確定性時，設(shè)計具有魯棒性的接近控制律。在第一種情況下，本文通過正定矩陣相關(guān)的理論，把時變的控制量約束條件轉(zhuǎn)化為特定矩陣為正定矩陣的約束，進而可以輕易實現(xiàn)對控制約束的判定。所設(shè)計的接近控制律由系統(tǒng)特征值以及自由參向量組成，同時建立與系統(tǒng)性能相關(guān)的指標，進而可以把控制律的求解問題轉(zhuǎn)化為一個帶有約束的優(yōu)化問題。把得到的控制律帶入系統(tǒng)進行仿真，變換不同的終端約束條件后，仿真結(jié)果表明控制量被很好的限制在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)，并且系統(tǒng)

4、漸近跟蹤給定信號。對于第二種情況，建立不確定模型，同時在控制律求解時，加入系統(tǒng)穩(wěn)定的約束條件。在對系統(tǒng)進行仿真時，改變慣性信息的偏差比例，依然可以得到系統(tǒng)漸近穩(wěn)定跟蹤參考信號，證明控制律可以有效處理航天器交會時慣性信息存在不確定性的情況。
　　最后，本文基于橢圓軌道相對運動的Lawden方程設(shè)計接近控制律。通過分析Lawden方程可知，其系數(shù)是具有周期慢時變特性的慣性信息，很難獲得實時精確值。因此建立以圓軌道相對運動模型為基礎(chǔ)的帶