在軌服務(wù)航天器視覺(jué)相對(duì)導(dǎo)航與跟蹤控制算法研究.pdf

1、航天器的在軌服務(wù)已經(jīng)成為航天技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一，服務(wù)航天器與目標(biāo)航天器間的相對(duì)導(dǎo)航與控制是實(shí)現(xiàn)在軌服務(wù)任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。本論文針對(duì)在軌服務(wù)航天器逼近目標(biāo)過(guò)程中的相對(duì)導(dǎo)航、相對(duì)位置和姿態(tài)控制以及相應(yīng)的地面仿真驗(yàn)證問(wèn)題展開(kāi)了系統(tǒng)研究。
　　為了提高服務(wù)航天器最終逼近段相對(duì)導(dǎo)航的測(cè)量精度，本文提出了一種包括景深和絕對(duì)方位求解兩階段的單目視覺(jué)相對(duì)位姿確定迭代算法，并構(gòu)建了基于滑模觀測(cè)器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)和重構(gòu)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)航天器間相對(duì)位

2、置和姿態(tài)的精確測(cè)量，同時(shí)，重構(gòu)了相對(duì)速度和姿態(tài)角速度信息。
　　根據(jù)視覺(jué)相對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)提供的導(dǎo)航信息，研究了航天器間相對(duì)軌道與跟蹤控制問(wèn)題，推導(dǎo)了基于LQR的相對(duì)軌道控制算法和最優(yōu)變結(jié)構(gòu)姿態(tài)跟蹤控制算法，前者給出了離散控制形式，同時(shí)加入控制向量受限約束，具有良好的穩(wěn)定性。后者采用控制力矩飽和約束和滑動(dòng)模態(tài)設(shè)計(jì)，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。
　　最后，為驗(yàn)證本論文所涉及相對(duì)導(dǎo)航與控制算法的正確性和有效性，提出了在軌服務(wù)航天器視覺(jué)跟蹤