航天器自主交會(huì)最終接近控制律設(shè)計(jì).pdf

1、近幾年我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)載人航天并且完成探月初期工程，接下來(lái)計(jì)劃的深空探索以及更加復(fù)雜的空間任務(wù)都需要借助空間交會(huì)技術(shù)，本文是在這樣的背景下展開(kāi)了對(duì)航天器交會(huì)逼近段控制律的研究。針對(duì)航天器運(yùn)行的軌道不同，論文內(nèi)容重點(diǎn)分成兩大部分：第一部分是航天器在圓軌道運(yùn)行的情況下，考慮多種約束條件下接近控制律設(shè)計(jì)；第二部分是針對(duì)橢圓軌道的交會(huì)情況，設(shè)計(jì)帶有魯棒性的接近控制律。
　　論文首先在分析了空間自主交會(huì)的發(fā)展歷程以國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹了

2、經(jīng)典的描述航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)的C-W方程的推導(dǎo)過(guò)程，并且以此為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)得到了適用于描述橢圓軌道航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)的Lawden方程。通過(guò)分析航天器交會(huì)的任務(wù)指標(biāo)，把其歸結(jié)為對(duì)指定參考信號(hào)的跟蹤，因此本文采用以模型參考跟蹤的相關(guān)理論為基礎(chǔ)，采用特征結(jié)構(gòu)配置的參數(shù)化方法，設(shè)計(jì)接近控制律。
　　針對(duì)航天器在圓軌道上運(yùn)行的情況，考慮了兩種情況：第一種接近控制律的設(shè)計(jì)是在控制量受約束時(shí)；第二種情況是由于空間中存在的干擾以及測(cè)量系統(tǒng)本身的誤

3、差，導(dǎo)致慣性信息具有不確定性時(shí)，設(shè)計(jì)具有魯棒性的接近控制律。在第一種情況下，本文通過(guò)正定矩陣相關(guān)的理論，把時(shí)變的控制量約束條件轉(zhuǎn)化為特定矩陣為正定矩陣的約束，進(jìn)而可以輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)控制約束的判定。所設(shè)計(jì)的接近控制律由系統(tǒng)特征值以及自由參向量組成，同時(shí)建立與系統(tǒng)性能相關(guān)的指標(biāo)，進(jìn)而可以把控制律的求解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)帶有約束的優(yōu)化問(wèn)題。把得到的控制律帶入系統(tǒng)進(jìn)行仿真，變換不同的終端約束條件后，仿真結(jié)果表明控制量被很好的限制在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)，并且系統(tǒng)

4、漸近跟蹤給定信號(hào)。對(duì)于第二種情況，建立不確定模型，同時(shí)在控制律求解時(shí)，加入系統(tǒng)穩(wěn)定的約束條件。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真時(shí)，改變慣性信息的偏差比例，依然可以得到系統(tǒng)漸近穩(wěn)定跟蹤參考信號(hào)，證明控制律可以有效處理航天器交會(huì)時(shí)慣性信息存在不確定性的情況。
　　最后，本文基于橢圓軌道相對(duì)運(yùn)動(dòng)的Lawden方程設(shè)計(jì)接近控制律。通過(guò)分析Lawden方程可知，其系數(shù)是具有周期慢時(shí)變特性的慣性信息，很難獲得實(shí)時(shí)精確值。因此建立以圓軌道相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型為基礎(chǔ)的帶