一种用于空间翻滚目标接近控制的相对运动建模方法

针对空间翻滚目标等一类相对运动复杂的接近控制问题,首先重点研究了基于微分几何理论的相对运动建模,建立视线旋转坐标系下的三维相对运动方程;然后将三维相对运动解耦为视线瞬时旋转平面内的相对运动和该平面的转动,建立了统一的控制器设计框架,形式统一简洁、物理意义明确,消除传统制导与控制策略中俯仰、偏航通道的耦合因素影响;最后通过六自由度仿真算例证明,相对运动模型物理意义明晰、鲁棒性强、控制精度高、工程实现容易。

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。