李兆铭, 高永明, 牛亚峰, 黄勇, 李磊

(1.装备学院 研究生管理大队, 北京 101416;2.装备学院 信息装备系, 北京 101416;3.装备学院 航天装备系, 北京 101416)

0 引言

分离模块航天器是指将传统航天器拆解成若干个不同功能的模块,其构想是围绕整个任务,把传统的单个航天器的载荷、能源、通信、导航和计算处理等功能单元优化分解为多个模块,每个模块携带与航天任务相关的功能和资源,通过无线自组织网络组合成自由飞行空间集群系统[1-3]。其典型的代表即为F6(Future,Fast,Flexible,Fractionated,Free-Flying)项目。研究认为,应将空间能量获取及分配任务单独设计为一个模块,该模块通过空间反射镜聚光[4]等方式收集能量,并通过安装在该模块上的镜子系统[5]在轨道上形成充电区域,其余模块进入充电区域后,便可以接受其传输的能量。由于能量传输的定向性而对模块间方位有要求,为确保模块可以持续获得能量,有必要研究模块的姿态指向跟踪控制技术。

文献[6]针对姿态指向问题,考虑外部干扰和惯量不确定性设计了一种自适应滑模控制器,实现了受控航天器某个指向对运动目标的跟踪,但是其采用连续转动方式没有达到姿态快速指向,而且控制器设计较为复杂。文献[7]在描述姿态时采用欧拉角,很容易发生奇异。近年来,由于反步法可以解决Lyapunov方法缺乏构造性的问题而被用于航天器姿态控制系统的设计中。文献[8]利用反步法设计了一种自适应航天器姿态控制器,但文中没有考虑外界摄动干扰的影响。……