李鹏 岳晓奎 袁建平

（西北工业大学航天学院，西安 710072）

1 引言

航天器的结构和功能日趋复杂，航天技术的发展使得在轨操作等新的空间任务成为可能，这对相对动力学的建模和航天器控制提出了更高的要求。对目标的在轨操作任务往往不允许在轨道控制前进行姿态调整，因此有必要根据服务航天器与目标航天器的姿态指向与相对位置的关系，建立相对姿轨耦合模型并设计航天器一体化控制算法以实现相对轨道和相对姿态的同步控制。

文献［1］在对小卫星进行一体化控制时将轨道和姿态分开独立进行，分别建立了轨道和姿态的观测器与控制器。近年来航天器六自由度建模与控制逐渐成为研究热点，文献［2－3］分别基于SDRE方法和自适应控制理论设计了航天器的一体化控制器以对轨道和姿态进行同步控制。文献［4］针对编队飞行的初始化控制问题，分别设计了带有推力约束的SDP轨道控制器和变结构姿态跟踪控制器。文献［5］中对控制算法的讨论较为完善，设计了基于神经网络的自适应控制器以改善滑模控制器的控制效果。以上的研究工作尚未对模型中存在的耦合影响进行深入讨论，也未针对空间非合作旋转目标的运动特性设计基于相对动力学模型的最优控制器来解决近距离相对运动过程中轨道和姿态的紧耦合问题。

针对以上问题，本文首先建立了服务航天器与目标航天器在近距离相对运动的姿轨耦合动力学模型；……