何海锋,曾海波

(1.北京控制工程研究所,北京100190；2.空间智能控制技术重点实验室,北京100190)

挠性航天器姿态机动时间最优控制研究

何海锋1,2,曾海波1,2

(1.北京控制工程研究所,北京100190；2.空间智能控制技术重点实验室,北京100190)

针对挠性航天器单轴姿态快速机动的控制问题，将系统的模型处理成非约束模型，采用极小值原理求解了问题的时间最优控制律，并结合边值条件推导了时间最优控制的切换时间应满足的充要条件.利用切换时间所满足的非线性方程组分析和证明了时间最优控制的对称性及满足的条件：在不考虑阻尼系数时，问题的时间最优控制是机动时间上的对称函数.利用这个规律，对刚体+1阶挠性模态的时间最优姿态机动问题进行了解析求解.针对挠性模态阶次较高时难以求解非线性方程组的问题，将模型离散化，把问题处理成一系列受约束的最小二乘优化问题来求解，数学仿真表明了该方法的有效性.

挠性航天器；姿态快速机动；时间最优控制

航天器在轨运行时,由于任务需要,需要具有姿态快速机动和稳定能力.最初,航天器被简化为刚体模型,由此得到了经典的时间最优“Bang-Bang”控制规律［1］.文献［2-4］对刚体的三轴姿态机动时间最优控制进行了研究,文中对时间最优的旋转轴进行了分析和讨论.文献［2］和文献［3］均对刚体模型转动惯量做了限制,以此消除动力学方程中的陀螺力矩非线性项,使得系统保持线性特性.文献［4］考虑……