面向空间站维护的微纳卫星绕飞姿轨协同控制方法研究

针对微纳卫星执行空间站维护的近距离绕飞巡检任务的复杂性,建立了姿轨协同动力学模型,提出了一种分段设计姿轨联合控制方法。首先,观测段采用优化两点边值问题的方法,给出了符合观测要求的自由漂移轨迹;其次,基于非奇异快速终端滑模的有限时间姿态控制器设计微纳卫星的姿态控制律,使其满足绕飞轨迹约束及观测段的姿态需求;最后,转移段采用最优控制方法优化小推力转移问题,实现了燃料最优的巡检轨迹设计。仿真结果表明:在分段求解设计控制的作用下,微纳卫星在绕飞过程中能有效对空间站进行避撞并实现近距离观测巡检,解决了观测与机动同时进行导致的姿态冲突问题。