史星宇, 齐瑞云

(南京航空航天大学 自动化学院, 江苏 南京 210016)



充液航天器姿态控制研究进展

史星宇, 齐瑞云

(南京航空航天大学 自动化学院, 江苏 南京 210016)

摘要:首先介绍了充液航天器刚-液耦合动力学建模的研究现状,以及目前被广泛使用的等效晃动力学模型的建模方法;其次针对不同执行器的选取,总结分析了基于李亚普诺夫稳定性原理、滑模控制、自适应反馈控制等充液航天器抑制液体燃料晃动、控制姿态的方案;最后,对目前国内充液航天器姿态控制问题进行了总结,并展望了充液航天器未来的研究方向。

关键词:液体燃料; 航天器; 抑制晃动; 姿态控制

0引言

随着航天事业的迅猛发展,需要航天器不断加强运载能力、延长在轨时间、提高机动性,以便完成更高难度的飞行任务。由于固体燃料的一些元素稀少、造价高昂,并且在燃烧时会涉及冒烟、氧化物沉积等技术困难,而液体燃料不但满足能量性能要求,而且经济实用、易于控制、能够长时间燃烧,在释放同样能量的情况下能够比普通汽油减轻60%的自重,这些优点对于航天器的飞行极为有利[1]。

为了满足更高难度的航天任务,航天器不可避免地需要携带大量的液体燃料,液体燃料占航天器总质量的比值不断增大,可达到运载火箭总质量的90%、卫星或探测器总质量的50%以上[2]。航天器中的液体运动对其飞行初期的稳定性和在轨航天器的变轨、对接、定位、交会等的影响至关重要。……