周 合，张 帆，黄攀峰

(1. 西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室，西安 710072; 2. 西北工业大学智能机器人研究中心，西安 710072)

0 引 言

空间绳系编队[1]通过系绳将多颗卫星连接起来形成特定结构，不仅具有传统多航天器系统成本低、性能好、可靠性高、灵活性强的特点，而且具有在精确定位的同时可降低燃料消耗、提高寿命等优点，被广泛应用于对地观测和对地定向等空间任务中。

空间绳系编队的稳定展开是编队后续运行的重要保障，对其完成特定空间任务具有重要意义。编队系统稳定展开的难点[2]包括：1)合理的系统动力学模型的建立；2)有效的稳定展开控制方法的设计。现有的关于空间绳系编队的文献表明：对系绳的处理情况极大地影响了系统动力学模型的精度，同时会影响编队稳定展开的控制效果[3]。

以往对空间绳系编队系统动力学建模的研究中，除了少量文献将卫星视为刚体[4]、考虑其姿态影响外，多数文献均将卫星做质点处理。将卫星视为质点时，归纳分析主要的建模方法有以下三种：1)“珠点”模型[5]，仅考虑系绳拉力[6]，或将系绳视为多个由无质量弹性阻尼段连接而成的质点，根据牛顿第二定律[7-8]推导出系统的动力学模型；2)基于Lagrange体系下的系统动力学模型[9-10]，忽略了系绳的影响；3)基于有限元，采用了绝对节点坐标法[11]进行建模。采用拉格朗日法建模时，模型整齐简洁，但失去了系统的弹性特性；采用牛顿法和有限元法时，为了提高建模的精度需要增加系绳中的质点数，而质点过多时又会增加模型的难度和计算量。……