常晓飞，杨 韬，符文星，闫 杰

（西北工业大学航天学院，710072 西安）

平流层卫星的建模与控制系统设计

常晓飞，杨 韬，符文星，闫 杰

（西北工业大学航天学院，710072 西安）

为减小控制力在传递过程中的偏差与时滞对轨迹控制精度的影响，对平流层卫星控制系统进行设计.针对系统构成建立了轨迹控制器和气球系统的经向运行模型，基于滑模变结构控制方法，根据气球南北方向的实际指令位置和指令位置的偏差，采用指数趋近律和边界层削抖的方法，设计出轨迹控制器的控制系统.仿真结果表明，采用该方法的轨迹控制器，可以有效克服系绳带来扰动和时滞的影响，完成平流层卫星的东西方向运动控制，控制误差约80 m.

平流层卫星;轨迹控制器;滑模变结构控制

平流层通常指距地面8～50 km的高空区域.该区域气流的移动基本在水平方向上，温度基本为常数，有着稳定的气象条件和良好的电磁特性［1］.平流浮空器运行在20～35 km的平流层中，通过携带不同的有效载荷，完成数据通讯、地面观测、战场监控等任务，具有滞空时间长、覆盖面积广、生存能力强、观测分辨率高、成本较低等优点［2］.因此，世界各国纷纷投入大量的人力物力，开展平流层浮空器的可行性研究论证及试验［3］.

目前，平流层浮空器发展有两个方向:飞艇和高空气球.飞艇由于其结构和蒙皮质量相对较大，难以飞到20 km以上的高度，并且飞行中需要采用螺旋桨等产生控制力，完成定点悬停和机动控制……