陈海朋，于亚男，余薛浩，黄 飞

(上海航天控制技术研究所，上海 201109)

0 引言

上面级执行任务通常需要大角度快速机动，这是一个非线性系统的控制问题。由于传统欧拉角描述姿态系统的运动存在着奇异性，而四元数法可克服这种奇异性，因而其在描述大角度机动飞行的姿态运动时得到了广泛的应用[1]。

大角度机动姿态控制方法包括基于李亚普诺夫理论的控制、滑膜变结构控制、解耦控制、误差四元数控制等。目前国内外学者已开展了相关研究，如：WIE等[2]研究了绕欧拉轴转动的四元数反馈控制器，给出了在始末端静止条件下由误差四元数和星体角速率线性组合构成的反馈控制律，确保星体绕欧拉轴转动，从而获取最佳的机动性能，证明了其全局稳定性；CREAMER等[3]根据欧拉定理规划出绕欧拉轴快速机动的标称姿态，将星体真实姿态和标称姿态的差值作为反馈信号，设计了用以姿态跟踪控制的PID(比例、积分、微分)控制器，完成了大角度机动；郑立君等[4]针对挠性卫星的大角度机动，提出了基于抛物线型角加速度的曲线路径，设计了正弦函数角加速度曲线，解决了快速机动和高精度稳定问题。上述学者在姿态路径规划时均未考虑初始角速度干扰，本文在考虑初始干扰的在线四元数路径规划和误差四元数控制方案的基础上，实现全向姿态路径规划和稳态跟踪，并重点介绍了姿控发动机响应延迟的补偿控制方法。

目前航天器常用的姿态控制执行机构有姿控发动机、力矩陀螺、飞轮等。……