王焕杰，金 磊，贾英宏

(北京航空航天大学宇航学院，北京 100191)



基于混合执行机构的敏捷卫星姿态机动控制*

王焕杰，金 磊，贾英宏

(北京航空航天大学宇航学院，北京 100191)

单框架控制力矩陀螺(SGCMGs，single gimbal control moment gyros)的奇异问题是其在使用过程中面临的主要问题.将构型奇异度量作为路径约束，采用高斯伪谱法进行轨迹优化，得到一组无奇异框架角，并以相应的SGCMGs框架转速作为开环指令进行控制.考虑初始姿态偏差及外干扰不确定因素的影响故引入反作用动量轮(RWs，reaction wheels)，并基于Lyapunov稳定性设计了RWs的控制律进行闭环修正.仿真结果表明，采用混合执行机构能够保证卫星在外干扰等因素影响下，以最优轨迹的SGCMGs无奇异框架转速指令实现对最优轨迹的跟踪.

混合执行机构；高斯伪谱法；无奇异框架角；轨迹规划；姿态机动

0 引 言

单框架控制力矩陀螺(SGCMGs,single gimbal control moment gyros )作为角动量交换装置的一种，凭借其力矩放大特性，在航天器姿态控制领域得到广泛使用[1-2].但SGCMGs在进行力矩输出时总会存在构型奇异的问题[3]，为避免SGCMGs构型的奇异问题，诸多学者设计了各种各样的操纵律，文献[4]对当前的各类操纵律进行综合描述.就调研情况来看，当前的操纵律设计主要集中在对雅克比矩阵求逆的问题上，其中最简单为Penrose-Moore伪逆操纵律[5]，此操纵律虽然能得到精确解，但却无奇异规避能力；带零运动的伪逆操纵律[6]和鲁棒伪逆操纵律[7]是对Penrose-Moore伪逆操纵律的改进，都在不同程度上实现对奇异状态的回避.但是以上的操……