航天器交會對接近距離姿軌一體化控制方法研究.pdf

1、失效的目標(biāo)航天器在空間做自由翻滾運動，其姿態(tài)與位置隨時間快速變化，這給交會對接、在軌修復(fù)、燃料加注等航天任務(wù)的研究帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。與這樣非合作目標(biāo)交會對接技術(shù)因其在航天任務(wù)中的廣泛應(yīng)用前景和數(shù)學(xué)模型上的強耦合性和強非線性，近年來逐漸成為控制領(lǐng)域的熱點和難點。本文以與空間內(nèi)自由翻滾目標(biāo)交會對接近距離段的相對位置和相對姿態(tài)控制技術(shù)為課題展開研究，首先針對近距離段的姿態(tài)跟蹤問題設(shè)計了有限時間姿態(tài)控制器，然后針對考慮姿軌耦合的交會對接任務(wù)

2、設(shè)計姿軌一體化控制器，并且考慮了外力產(chǎn)生的干擾、推力器、飛輪等執(zhí)行機構(gòu)故障和控制輸出飽和等問題。本論文主要包括以下內(nèi)容：
　　針對交會對接中執(zhí)行器存在故障與控制受限剛體航天器的姿態(tài)跟蹤控制問題，提出一類基于新型指數(shù)形式的非奇異快速滑模面(ENFTSM)與趨近律的姿態(tài)容錯控制器設(shè)計方法。當(dāng)部分推力器發(fā)生故障時，假設(shè)剩余推力器具有輸出飽和特性且能提供足夠推力保證航天器執(zhí)行任務(wù)，相比傳統(tǒng)的終端滑模控制器，本文設(shè)計的有限時間控制器不僅能使

3、系統(tǒng)狀態(tài)以更快的速度收斂到平衡點，且不需要對執(zhí)行器故障信息進行實時的檢測和分離?；贚yapunov方法證明本文設(shè)計的控制器能保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，且能有效地抑制外部干擾、控制受限和執(zhí)行器故障等約束。
　　針對與自由翻滾航天器交會對接近距離段的姿軌強耦合控制問題，基于滑模自適應(yīng)控制方法設(shè)計了一類六自由度姿軌一體化控制器，且在其數(shù)學(xué)表達(dá)式中顯式地引入執(zhí)行機構(gòu)的飽和幅值，從而確?？刂戚敵鲈谄湟蠼绲姆秶鷥?nèi)；考慮到追蹤航天器姿軌運動中存在外