张莹 都琳 岳晓乐 许勇

（西北工业大学理学院应用数学系，西安 710072）

航天器近距离相对轨道的滑模控制*

张莹 都琳 岳晓乐 许勇†

（西北工业大学理学院应用数学系，西安 710072）

基于滑模控制原理，研究了近距离追踪航天器与目标航天器交会对接时，相对运动轨道的控制问题.首先，建立非线性航天器相对运动模型；其次，利用滑模控制原理和分数阶导数的相关性质，设计了整数阶PD控制器和分数阶PDα控制器；最后，分别运用整数阶和分数阶控制器对未扰和受扰系统实施控制.数值仿真结果表明，整数阶与分数阶控制器均能实现对未扰和受扰系统的控制，验证了方法的有效性.同时发现，在时效性上，分数阶控制器明显优于整数阶控制器；在能效性上，达到相同控制目标时，分数阶控制器的能量消耗大于整数阶控制器.

航天器，相对运动，滑模控制，分数阶导数

引言

随着空间组装、在轨服务和深空探测等航天任务的发展与应用越来越广泛，航天器经常需要跟踪一个给定姿态的航天器来完成某些空间任务，因此航天器姿态跟踪动力学与控制问题成为了当前航天领域的研究热点与前沿［1－3］.

航天器姿态控制系统是一个复杂的非线性系统，而且受各种环境的干扰而无法精确描述，诸如太阳辐压、重力梯度和地球磁场等，因此航天器姿态控制系统需要具有良好的鲁棒性.滑模控制是一种较新的控制策略，它与常规的控制方法的根本区别……