马浩君，韩 鹏，高 东，郑建华

(1.中国科学院 国家空间科学中心，北京 100190； 2.中国科学院大学，北京 100049)

无拖曳卫星采用位于星体内部的质量块作为理想的宁静参考源，通过测量质量块与卫星之间的状态偏差实现卫星的超高精度控制[1-2].由于几乎消除了作用在质量块上的外部非保守力扰动，无拖曳控制技术逐渐成为地球重力场测量、空间引力波探测等超高精度空间科学卫星的首选方案[3].

质量块是保证卫星实现超稳超静的关键部件[4].对于多质量块无拖曳卫星，由于质量块总自由度数远多于卫星的自由度数[5]，使得多质量块无拖曳卫星的控制策略更为复杂.无拖曳控制器是实现无拖曳卫星极低的残余加速度要求的基础.对于执行深空任务的无拖曳卫星，因为空间环境较近地更为干净，其残余加速度要求也更为严格[6].例如对运行在日地L1点的LISA Pathfinder卫星，残余加速度要求为30×10-15m·s-2·Hz-1/2[7].而在如LISA、太极计划等空间引力波探测任务中，残余加速度要求达到前所未有的3×10-15m·s-2·Hz-1/2[8].这给控制器的设计带来了极大挑战，也是目前深空探测无拖曳卫星的研究重点.

深空探测无拖曳卫星一般用于超高精度的空间科学任务，例如空间引力波探测任务，通常包含多个质量块，模型复杂且控制难度大.文献[9]基于鲁棒控制设计了LISA Pathfinder卫星的无拖曳与姿态控制系统(drag-free and attitude control system, DFACS)，在轨运行结果表明控制器具有充足的稳定裕度和良好的抗干扰能力.文献[10]则基于PID控制的原理设计了LISA Pathfinder卫星的干扰……