大型挠性结构航天器姿态精确指向控制*

操宏磊，朱庆华，孙建党，于常利

(1.上海航天控制技术研究所·上海·201109； 2.上海市空间智能控制技术重点实验室·上海·201109)

0 引 言

随着航天器在轨任务的不断拓展，航天器构型日趋复杂，有效载荷的形态也呈现多样化趋势，航天器挠性特点越发显著，执行机构也越来越多采用能力更强的控制力矩陀螺，这种构型和配置上的变化对此类复杂结构大型挠性卫星的姿态控制带来了诸如挠性抑制、振动隔离和高精度指向等多方面的问题。

在大挠性航天器控制领域，国内外均开展了较为广泛的研究。哈勃望远镜发射入轨后，由于热应力造成的挠性结构振动干扰使得其姿态指向精度并没有达到指标要求，主要原因是阴影和光照交替时造成挠性太阳电池阵的热应变产生振动，使得姿态受到影响[1]。根据哈勃在轨姿态数据，从频域对可能影响其空间精确指向的原因和分布进行了剥离分析，通过对控制器增加两个六阶滤波器改进其频率响应特性，保证了哈勃0.007″的空间姿态指向精度和稳定性能要求[2]。ETS-VIII卫星装备很大的可展开天线和太阳电池阵，作为挠性附件的电池阵被卫星SADA驱动控制时，会造成挠性附件和本体之间动力学耦合系数的变化，日本宇航局采用了多种新型鲁棒控制算法开展在轨姿态控制实验的情况，并与经典比例积分微分(Proportion Integral Differential，PID)控制算法的性能进行了比对，在模型参数变化的情况下，鲁棒控制器表现出了较好的稳定速度和控制精度[3]。……