基于实时相对测量的航天器指向跟踪控制问题研究

徐广德 闫 鑫 苟仲秋 张柏楠

中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094



基于实时相对测量的航天器指向跟踪控制问题研究

徐广德 闫 鑫 苟仲秋 张柏楠

中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094

针对大型挠性航天器指向跟踪控制问题，提出一种期望姿态估计方法和基于反步法的姿态跟踪控制方法。首先采用平方根容积卡尔曼滤波进行相对轨道估计，利用相对位置估计信息解算出追踪航天器观测轴指向目标航天器的期望姿态。然后基于修正Rodrigues参数描述的误差姿态动力学方程设计了姿态控制器，考虑系统惯量的不确定性设计了自适应控制律。最后将该方法应用到某空间观测任务中，仿真结果表明了方法的有效性。

相对测量；姿态跟踪；反步法；单框架控制力矩陀螺

姿态指向跟踪控制在卫星编队飞行、空间激光通信、在轨服务和空间攻防对抗等领域具有重要作用。在这些任务中，往往需要航天器对合作或非合作目标进行大角度快速指向跟踪，对动目标跟踪指向精度与目标的动态特性、期望姿态的测量精度、卫星姿态测量精度、控制算法和执行机构的能力等有关。要跟踪精准，首先要测量精准，因此要求期望姿态具有较高的测量精度。与常规的姿态稳定控制不同，高精度的快速姿态跟踪还要求控制器具有快速响应能力。

文献[1]研究了刚体卫星的高精度大角度指向跟踪控制问题，设计了PD型姿态指向跟踪控制器，可同时实现角度跟踪和角速度跟踪。……