基于螺旋理论的DFP隔振航天器相对运动动力学建模与姿轨耦合控制

为更好满足未来高精度任务要求,以由无接触的有效载荷模块(payload module,PM)和支持模块(support module,SM)组成的DFP(disturbance-free payload)航天器为对象,开展两模块间的相对运动动力学建模与控制研究和系统隔振性能验证。首先通过简化构型、梳理受力情况,重点推导了两模块所受力和力矩表达式;其次考虑耦合效应,利用对偶四元数建立了模型精度更高且形式简洁统一的DFP航天器两模块间的相对运动动力学方程;在此基础上设计PD控制律,考虑控制量可测性及敏感器测量误差,使PM和SM的相对运动满足DFP航天器工作要求。仿真结果验证了DFP航天器的隔振优势和姿态机动性能。

在轨服务的超近距离姿轨联合控制研究

对面向在轨服务的超近距离姿态轨道联合控制设计进行了研究。建立基于相对四元数的相对姿态运动动力学模型和基于相对运动轨迹设计的相对轨道动力学模型,考虑模型中姿态与轨道耦合,设计四元数反馈非线性控制律和具姿态反馈信息的最优实时闭环反馈控制律。数学仿真和半物理仿真试验结果验证了算法的有效性和可行性。