失效航天器等离子羽流柔顺消旋动力学与控制

作     者：赵弘骞 代洪华 王宏伟 杨海涛 郭祥宇 岳晓奎 

作者机构：西北工业大学航天学院 航天飞行动力学技术国家级重点实验室 

出 版 物：《中国科学:物理学 力学 天文学》 (Scientia Sinica(Physica,Mechanica & Astronomica))

年 卷 期：2025年第2期

页      面：201-212页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(编号:52425212,12072270,52361165620) 国家重点研发计划(编号:2021YFA0717100)资助项目 

主　　题：失效航天器 消旋操控 等离子羽流 滑模控制 气浮卫星 

摘      要：随着卫星发射数量的逐年增加,轨道资源日渐枯竭,因此对失效卫星开展在轨维修势在必行,其中消旋是至关重要的第一步.传统接触式消旋方法存在接触易碰撞的安全隐患,而现有非接触式方法也有能耗代价大、操控距离短等弊端,为此本文提出了一种利用霍尔推力器产生的高速等离子羽流对翻滚目标开展非接触式柔顺消旋操控的新方法.首先,建立了等离子羽流对目标帆板冲击力的解析化模型,实现了操控力的快速解算;而后提出了基于章动动能抑制的羽流瞄准点最优制导律,使得翻滚目标的章动与自旋得到了协同抑制;在此基础上设计了服务航天器非奇异快速终端滑模控制方法,实现了对期望轨迹的精准跟踪,保证了消旋操控的精度.数值仿真结果验证了等离子羽流操控的可行性,并在气浮卫星实验平台上验证了控制方法的有效性.