董天舒 何英姿,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



基于增益分配的航天器高精度指向跟踪控制

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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

研究刚体卫星的高精度大角度指向跟踪控制问题。为保证姿态描述的全局性，由修正Rodrigues参数描述相对姿态。设计PD型姿态指向跟踪控制器，可同时实现角度跟踪和角速度跟踪。为提高控制精度，同时避免控制输出进入饱和域，本文在控制器的基础上设计了增益分配律。通过数值仿真，在存在初始指向偏差和输出饱和约束条件下，控制器可实现大椭圆轨道卫星对静止轨道卫星的高精度姿态指向跟踪。当转动惯量存在常值误差时，控制器仍然适用。 关键词 姿态指向跟踪；PD型控制；增益分配

在一些空间任务中，需要航天器对合作或非合作目标进行大角度指向跟踪，例如进行监视、抓捕或者加注任务。其中难度较大的是大椭圆轨道卫星对静止轨道卫星进行姿态指向跟踪任务，在任务中卫星本体系X轴要实时指向静止轨道上的目标卫星。由于两星轨道交会时间短、视线方向变化大、变化快，卫星指向跟踪过程需要进行大角度快速机动，对控制器要求具备高精度的大角度跟踪和角速度跟踪能力。

文献[1-2]说明了非线性状态反馈控制方法能实现刚体航天器姿态rest-to-rest 型机动控制。文献[3]指出了利用期望姿态和航天器实际姿态的相对姿态建立的运动学和动力学方程，可将姿态跟踪问题转化为对相对姿态的调节问题。……