視線坐標(biāo)系下航天器軌道機動的非線性控制.pdf

1、航天器為了完成各種各樣的空間任務(wù)（如繞飛、伴飛、在軌服務(wù)等），都離不開航天器的交會對接技術(shù)。對于我國航天事業(yè)的發(fā)展而言，如何完成航天器的交會對接從而實現(xiàn)空間站的補給、修復(fù)以及航天員的輪替任務(wù)都將是我國未來亟需解決的重要問題。與交會問題類似的是，也研究了航天器攔截的相關(guān)控制問題，而一般研究航天器的交會對接技術(shù)都是針對線性化的相對運動動力學(xué)模型進行的。為了獲得更精準(zhǔn)的控制，本文直接對航天器相對運動的非線性模型進行非線性控制。由于視線坐標(biāo)系下

2、的物理意義的直觀性，本文采取了視線坐標(biāo)系下的建模?？偟膩碚f，本文從視線坐標(biāo)系的角度對航天器交會和攔截情形下的直接參數(shù)化控制分別進行了研究，主要的研究內(nèi)容有：
　　首先，建立了視線坐標(biāo)系下描述航天器交會情形下相對軌道運動的非線性模型。研究了航天器交會領(lǐng)域常用的幾種坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)化關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，給出了基于視線坐標(biāo)系的描述航天器軌道機動的相對運動的非線性方程，提煉出一般化的非線性模型，求解了軌道機動中交會控制的相對運動動力學(xué)問題的數(shù)學(xué)

3、描述。
　　其次，求解了對基于視線坐標(biāo)系下描述航天器交會情形的相對軌道運動的非線性模型的直接參數(shù)化控制器，并對其進行了仿真驗證。首先介紹了基于一般二階全驅(qū)非線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋特征結(jié)構(gòu)配置的直接參數(shù)化方法，并對控制器的求解過程作出一定歸納；然后將基于廣義Sylvester方程求解過程的一般化的直接參數(shù)化方法應(yīng)用于視線坐標(biāo)系下航天器交會的軌道機動相對運動方程，設(shè)計交會情形下的直接參數(shù)化控制器；最后對整個航天器交會閉環(huán)系統(tǒng)進行了仿真驗證

4、，對仿真結(jié)果曲線中的狀態(tài)變量曲線和控制變量曲線進行分析和比較，最后對閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析，證明了直接參數(shù)化控制器的有效性。
　　最后，建立了基于視線坐標(biāo)系下描述航天器攔截的相對軌道運動的非線性模型，然后基于一般的參數(shù)化控制算法，求解了攔截任務(wù)下的直接參數(shù)化控制器，最后對整個航天器攔截閉環(huán)系統(tǒng)進行仿真驗證，對仿真結(jié)果曲線中的狀態(tài)變量曲線和控制變量曲線進行分析和比較，最后對閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了分析，證明了直接參數(shù)化控制器的有效