梅亚飞,廖瑛,龚轲杰,罗达

1.国防科技大学 空天科学学院,长沙 410073

2.上海卫星工程研究所,上海 201109

在空间技术日新月异发展的背景下,对空间飞行器的机动性、准确性等提出了更高的新要求。相对运动航天器的姿态和轨道的建模与控制问题在空间交会对接、编队飞行航天器等领域一直是研究的热点。由于相对运动航天器姿态运动和轨道运动具有强耦合非线性等特点,传统的将姿态和轨道运动分成独立两通道控制的思想忽略了二者之间耦合的影响,虽然满足了一些实际航天任务的需求,但对于有高精度需求的航天任务,分而治之的方法将显得无能为力[1]。因此,寻求航天器姿轨一体化控制具有理论指导和工程实践意义。

由于航天器长期处于强辐射、超低温等恶劣的太空环境,执行机构因老化或其他不可抵抗的诱因难免会出现各种各样的故障,此时基于执行机构都正常工作的常规控制理论难以应对各类故障,最终可能会导致系统的崩溃或失效。另外,航天器自身也会面临内部和外部的不确定性干扰,造成未建模动态误差,模型的不确定性也给控制系统的设计带来了巨大的挑战。因此,针对上述故障和干扰的情形选择合适的容错控制策略显得尤为重要,这也为航天器长期在轨服务运行提供了有力保障。

目前针对航天器姿态控制系统和执行器故障下的容错控制问题已受到广泛关注和研究[2-4]。但对于航天器姿轨一体化控制系统,当相对姿态和位置执行机构同时出现各类故障时,相关的六自由度容错控制算法设计还有很大的理论空白[5]。……