航天器轨道和姿态耦合动力学建模与一体化控制方法研究

本项目以航天器编队飞行、空间目标逼近等未来航天任务为背景和应用目标，针对上述任务中轨道和姿态动力学严重耦合等共性问题，突破将航天器轨道和姿态控制分而治之的传统处理模式，探索一体化的航天器动力学建模与控制的新理论与新方法。重点解决利用对偶数实现航天器轨道和姿态运动的一体化描述方法、航天器及其编队的轨道和姿态耦合动力学建模与分析，及在此基础上的航天器一体化控制等关键技术。为了降低一体化控制设计问题的复杂性、提高控制系统的鲁棒性，将其分为控制策略和控制分配两个相对独立的问题：采用分散递阶控制方法，考虑各种约束条件，建立航天器及其编队的轨道和姿态一体化控制算法；针对不同的执行机构冗余配置情况及约束条件，研究动态控制分配理论和方法，完成由控制算法给出的期望控制的优化分配。最后，对项目研究成果进行数学和物理仿真，以验证所提出控制方法的正确性和算法有效性，并针对仿真验证中发现的问题，对理论研究加以修正。