基于对偶双环滑模的空间翻滚目标相对绕飞控制

2018-11-02郝宇星

导弹与航天运载技术 2018年5期

郝宇星，申麟，李扬

（中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京，100076）

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空间故障或失效航天器、太空碎片、空间星体等在轨目标是重要的一类在轨服务对象，在进行对接、维修、抓捕、观测等任务时，目标的翻滚给工作带来很大的难度。与传统的空间飞行器位姿跟踪控制不同的是，在空间翻滚目标的捕获任务中，由于目标的非合作性，无法获得精确的位置姿态测量信息，如果直接对不精确的估计位姿进行跟踪，势必对航天器的跟踪精度造成影响。其次，在空间翻滚目标抓捕的过程中，航天器与非合作目标之间保持相对超近距离运动，航天器与非合作目标间的相对位置和相对姿态互为耦合，使得空间操作的安全性受到威胁，姿态和轨道控制需要同时考虑，从而间接地对其控制系统提出更高的要求。近年来的相关研究都围绕翻滚目标的特性与耦合控制来进行。刘宗明等[1]为空间翻滚目标相对姿态的精确测量，提出了基于数据库的非合作目标检测策略；郭永等[2]针对非合作的失控航天器，利用蔓叶线建立了避障模型，并使用滑模控制方法进行交会对接的姿轨耦合控制；刘欢等[4]针对空间碎片的抓捕问题，使用轨道根数法与C-W方程分别设计了绕飞轨道，但未考虑二者的姿态影响。本文将建立位姿一体化描述的相对动力学模型，并使用以对偶数为变量的双环滑模控制方法进行相对空间翻滚目标的绕飞控制。