[发明专利]一种相对非合作目标的航天器相对轨道有限时间抗饱和控制方法

说明书

一种相对非合作目标的航天器相对轨道有限时间抗饱和控制方法，本发明涉及相对非合作目标的航天器相对轨道有限时间抗饱和控制方法。本发明为了解决现有控制方案中控制器的设计复杂，求解过程麻烦，脉冲控制下航天器相对轨道转移过程对未知因素的应变能力弱，采用滑模控制，控制器会频繁切换，引起系统抖振，而且在现有的方法中没有考虑到实际工程中的控制器存在饱和，不能在有限时间内收敛到期望值以及在实际的工程应用中有一定的限制的问题。具体方法为：建立相对轨道运动动力学模型；将相对轨道运动动力学模型C‑W方程进行解耦，得到解耦后的双积分系统；根据解耦后的双积分系统设计有限时间饱和控制器。本发明应用于航天领域。

技术领域

本发明涉及相对非合作目标的航天器相对轨道有限时间抗饱和控制方法。

背景技术

随着我国政治、经济、科技等的快速发展，我国综合国力不断增强，航天事业也取得了一个又一个进步。从2000年开始，我国的航天事业进入了一个快速发展的重要阶段，从标志着我国在美国和前苏联之后拥有载人航天能力的“神舟”五号飞船的成功发射到“天宫”一号的成功对接，表明我国的航天事业已经走在了世界的前列。“神舟”五号的凯旋象征着我国已经掌握了载人航天技术。从“嫦娥”一号到“天宫”一号，表明我国不仅掌握了自主发射月球探测器的技术，还拥有了初步建立空间站的能力。

空间技术的发展逐渐从空间利用提升为空间控制，相对非合作目标的在轨服务、跟踪、监测等问题的研究越来越受到航天大国的关注和重视[1](苏晏,李克行,黎康.非合作目标追踪与相对状态保持控制技术研究[J].空间控制技术与应用,2010,06:51-55.)。相对轨道控制在空间非合作目标的跟踪、监测等空间任务中起到了举足轻重的作用，随着航天器机动性的增强，对空间非合作目标的跟踪与监测的精度、范围等要求也越来越高，干扰和打击的难度更是进一步加大，研究航天器的相对轨道转移已经成为航天领域的热点与难点。

目前航天器相对轨道控制大多采用脉冲控制的策略。文献[2]刘胜,钱勇,施伟璜,赵庆广.基于C-W方程的近程导引制导与控制方法[J].上海航天,2014,01:1-6.)根据C-W方程，给出了双脉冲和多脉冲控制策略，以控制精度和燃耗为控制指标，采用闭环多脉冲控制，并比较了双脉冲、等时间间隔多脉冲和闭环多脉冲的控制方法，得出闭环6脉冲具有一定的工程应用价值。文献[3](Luo Y Z,Zhang J,Li H,et al.Interactive optimizationapproach for optimal impulsive rendezvous using primer vector andevolutionary algorithms[J].ActaAstronautica,2010,67(3):396-405.)针对交会对接问题，结合基向量理论和进化算法，给出了燃料最优的非线性脉冲控制方法，优化设计的方法是寻求最优数量的脉冲以及最优脉冲矢量，该最优控制策略增加了一个交互式的中间脉冲。