苟兴宇,王丽娇,李明群,蒋庆华,王绍凯

(1. 北京控制工程研究所，北京 100190；2. 空间智能控制技术国家级重点实验室，北京 100094)

0 引 言

Pugh[1]于1959年最早提出通过外卫星中的内卫星提供无阻力轨迹的建议。1964年Lange[2]正式给出无拖曳卫星的概念、模型与控制器设计。这种卫星由常规的刚性卫星本体及其内部电极笼腔体中与之不直接接触的检验质量组成。这种构型使得检验质量免受大气阻力、太阳光压力及轨控推力等非保守外部作用力的直接作用。通过合理的卫星构型设计及静电偏压作用，还可使检验质量在其标称位置处所受来自卫星本体的自引力及静电偏压力等的合力几乎为零。若对卫星施加适当的控制作用，使检验质量一直处于这种状态，则卫星将跟踪检验质量始终运行在貌似只受地球、太阳或其它天体引力作用的“自由落体”轨道上。这种近乎理想的运动状态在卫星导航、天体引力场探测、引力波空间探测及等效原理在轨检验等领域具有重大的科学试验与工程应用价值[3]。

若检验质量六个刚体自由度完全采用静电悬浮控制在电极笼内标称位置及方位处，则检验质量及其电极笼构成一台高精度静电悬浮加速度计。以该加速度计示数作为测量量，高精度连续可变推力推力器作为执行机构，可将加速度计示数控制在均值为零或任意指定值附近，从而实现所谓加速度模式无拖曳控制。

若检验质量六个刚体自由度中部分自由……