空间站组装过程姿态控制方案研究

李广兴，肖余之，卜劭华，颜根廷

（上海宇航系统工程研究所，上海201108）

1 引言

根据我国载人航天工程规划，我国计划发展空间站系统，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。由于运载能力的限制，空间站一般由多个舱段在轨组装而成，舱段之间通过对接机构实现刚性连接。空间站组装的各个阶段，可以形成不同的构型，对控制系统的要求也不尽相同。

就实现组装过程的手段来说，一般有两种途径[1]。一种是利用大型机械臂系统，如国际空间站的遥控操作器系统（SSRMS）；另外一种是利用具有特定转位功能的系统，如“和平”号Mir空间站的再对接机械臂系统（即转位机构，RMS）。RMS具有结构设计和过程控制简单，自动控制程度和控制精度高、地面试验和设备复杂度低等优点，因此利用其实现组装过程是最经济有效的手段。

空间站从“一”字形变为“L”形等构型的组装过程中，需要把实验舱从轴向对接口转移到周边对接口，此时待转舱处于停控状态。如果待转舱的太阳电池阵系统具有收拢功能，那么可以把电池阵收拢，以避免对核心舱产生不必要的干扰。组装过程中，如由姿控发动机实现对组合体的控制，可能引起严重的控制/结构耦合问题，进而对结构造成破坏性的影响，因此只能用CMG进行组合体的姿态控制。

如果负载运动对核心舱产生常值干扰力矩，会造成CMG饱和，必须对角动量卸载才能恢复CMG的重新控制能力。为避免角动量饱和，一类方法是对核心舱的姿态进行优化处理，设计期望的姿态轨迹[2，3]，使CMG需要吸收的摄动角动量较小；……