高婉莹， 李克行

1. 北京控制工程研究所, 北京 100094 2. 空间智能控制技术重点实验室, 北京 100094

0 引 言

20世纪80年代以来，随着高新技术的发展以及航天任务需求的不断扩大，卫星研制逐渐向小型化、低成本方向发展[1],并于20世纪末出现了微纳卫星的研究热潮.利用低成本的微纳卫星组成大规模集群协同工作，可以完成更为复杂的空间任务，成为当今世界航天大国重点关注的战略发展方向.

星群与传统编队飞行都是为了完成某项空间飞行任务的多颗卫星集合，但它们之间存在明显差异.传统编队飞行多采用集中式控制方法使得各颗卫星保持严格的空间构型，容错性较差、灵活性不强，而且控制器设计比较复杂.星群一般规模更大，强调以局部信息交互保持集群整体有界[2-3].由于存在轨道摄动等因素影响，大规模星群如果维持精确的空间构型将产生巨大的能量消耗.在某些集群任务中，星群的几何构型不会影响最终任务结果，各颗卫星间只需要保持松散有界即可[4].

星群松散编队控制技术允许星群中各成员间相对距离在一定范围内波动，其控制要求仅为各颗卫星相对运动有界，主要体现“松散”的特征.以人工势场法为代表的分布式控制方法可以充分考虑集群内部各成员之间的协同关系，实现整个集群的信息共享与协同合作，可以增强系统可靠性，达到更好的控制效果，完成更复杂的空间任务[5].

人工势场法是KHATIB提出的[6]，该方法早……