安全约束下的空间翻滚目标涡流消旋稳定控制

作     者：刘习尧 常海涛 黄攀峰 黄冰潇 翟晨萌 LIU Xiyao;CHANG Haitao;HUANG Panfeng;HUANG Bingxiao;ZHAI Chenmeng

作者机构：西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室西安710072 西北工业大学智能机器人研究中心西安710072 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2022年第43卷第5期

页      面：628-637页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0802[工学-机械工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0704[理学-天文学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(91848205 61725303) 

主　　题：空间翻滚目标 涡流消旋 安全约束 反馈线性化 模型预测控制 

摘      要：针对空间翻滚目标涡流消旋任务执行效率低和抵近安全无保证的问题,首先基于椭球包络法给出了服务星机动轨迹的直接线性凸化安全约束,以确保机动过程的安全性和最优轨迹跟踪问题的有限时间可解性;设计了垂直构型下空间消旋任务的抵近期望轨迹以增强服务星消旋力矩的作用强度,缩短任务周期。在此基础上,提出了一种反馈线性化的收缩模型预测控制(FLC-MPC)算法,有效跟踪所提出的期望轨迹,并严格保证安全约束及控制输入约束下受控系统的稳定性。最后,利用所提出的控制方法对阿丽亚娜-4火箭上面级进行消旋仿真,结果表明该方法能有效提高消旋效率,并保证服务星的安全稳定。