非合作式自主交会对接的终端接近制导控制器设计.pdf

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1、控制理论与应用(<自动化技术与应用》20l0年第29卷第3期ControlTheoryandApplications非合作式自主交会对接的终端接近制导控制器设计裴润1，张大伟2，宋申民(1．哈尔滨工业大学，航天学院控制科学与工程系，黑龙江哈尔滨l50001；2．哈尔滨工业大学，航天学院控制理论与制导技术研究中心，黑龙江哈尔滨150080)摘要：研究厂非合作式门主交会对接的终端接近控制问题：针对具有强非线性和1耦合性的视线$1x~运动状态，J‘程，提出_r‘‘种精确的制导控制方法；用Lyapunov稳定性理论证明_r在所提出的制导方法控制下系统的稳定性；最

2、后，用精确的数学模进行r数值仿真，验证r制导方法的正确性和有效性。关键词：自主文会对接；非合作目标；安全走廊{lJ分类：V448．234文献怀识码：A艾章编号：10037241(20i0)03—000104AGuidanceControllerforTerminalApproachofAutonomousRendezvousandDockingwithNon—CooperativeTargetPEIRun‘，ZHANGDa-wei，SONGShen-min(1．DepartmentofControlScienceandEngineering，School

3、ofAstronautics，HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001China；2．CenterforControlTheoryandGuidanceTechnology,SchoolofAslronautics，HarbinInstituteofTechnology,Harbin150080China)Abstract：Theterminalproximityguidanceofautonomousrendezvousanddockingwithnon—cooperativetargetisstudiedint

4、hispaper．Aguidancecontrollerisdesignedbasedonrelativemotionequationsofstatewhicharehighnonlinearandcoupledinalineofsightcoordinateflame．Then，thestabilityoftheproposedmethodisprovedbyLyapunov’Stheory．Finally，thenumericalsimulationresultsbasedonprecisemodeldemonstratethevalidityand

5、effectivenessoftheproposedmethod．Keywords：autonomousrendezvousanddocking；non—cooperativetarget；safeapproachingcorridor1引言标航天器。在过去的十几年中，对于追踪航天器和目标航天器在轨服务作为一种使空间系统延长工作寿航天器无人参与自主交会对接(AutonomousRendezvous命和减少空间任务开销的有效途径，长时间以来受到了andDocking，AR&D)技术的发展需求已经越来越迫切。人们广泛的关注与研究，如国际空间站(Interna

6、tional自主交会对接任务中的关键技术是设计制导控制SpaceStation，ISS)和地球同步卫星的再补给、调查与维方法，使追踪航天器沿着对接方向接近目标航天器。典护等等。其中，在轨维护关键性的一步便是交会对接任型的航天器自主接近方法是利用人工智能或者专家系务，并且人们在此方面已经取得了长足的发展进步⋯。统以达到实时在线制导与控制的目的【2．3】。另外，一些传然而，交会对接中航天器的运动很大程度上还需要人为统的鲁棒控制方法和优化方法也被应用在自主交会对的参与(同行宇航员或者地面站的参与控制)，即控制追接问题中[4-6】。但是，前述的研究主要集中在与合

7、作目标踪航天器沿着特定的方向(例如R—bar和V-bar)接近目的交会对接，这是上述研究的不足之处。从目前的发展状况看，合作目标的自主交会对接技术已经发展较为成收稿日期：2009—09—27熟，但对于非合作目标的自主交会对接技术，仅有很少《自动化技术与应用》2010年第29卷第3期控+jlJ理论与应用ControlTheoryandApplications的研究成果。本文研究空间救援任务中非合作式自主Jc0sqsc0sqflsinq￡-COSq￡sinqfll交会对接的终端接近问题。c“Il一“9e。qfl。qei“qesinqfll(1)sinqfl0

8、cosqpJ其中，q∈(-~／27r／2)和q8∈(一丌)分别称为视线2问题分析