潘立鑫 王胜刚 袁军 王琳琳

(1 北京控制工程研究所， 北京 100094)(2 内蒙古工业大学， 呼和浩特 010080)

随着航天技术的发展，用户对低轨遥感卫星姿态控制精度及机动能力的要求越来越高。对于卫星姿态控制系统而言，滚动、俯仰和偏航通道之间的交叉耦合，使姿态控制系统成为一个非线性强耦合的复杂多变量系统。针对低轨遥感卫星运动的非线性强耦合特性，人们应用如动态逆[1-2]、神经网络[3-4]、滑模变结构[5-6]、鲁棒控制[7-8]等解耦方法设计了卫星姿态控制系统，并取得了一定的成果，但由于未考虑执行机构特性，物理意义不明确，应用仍相对较少。

解耦控制方法是解决非线性强耦合多变量系统控制设计的一种有效方法。针对低轨遥感卫星动力学模型中存在滚动、俯仰和偏航通道之间的耦合关系，利用解耦控制方法，通过选取解耦控制向量能够将系统动力学模型转换为3个通道彼此独立的子系统模型。以等效的子系统模型作为研究对象，针对3个通道分别设计姿态控制律，可有效解决耦合影响引起的卫星姿态难于控制的问题，能进一步提升优化控制性能指标。

本文采用经典的状态反馈解耦设计[9-10]，依据低轨遥感卫星姿态解耦控制设计原理，通过动量轮转速调节产生控制力矩，实现卫星3轴姿态稳定对地飞行或偏置飞行。在卫星正常对地飞行时，动量轮均运行在偏置标称转速，构成整星零动量。在卫星进行滚动侧摆(或偏航定标)时，动量轮转速偏离标称转速，进而通过动量轮角动量变化产生卫星机动控制力矩。……