基于落壓式動力裝置的撓性航天器姿態控制技術研究

胡詩橋，陳 寧，劉國生，戴曜澤，時 中

（中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007）

0 引言

由于火箭發動機載重的嚴格限制，世界各國針對傳統的剛性航天器進行改良以攜帶更多的有效載荷。研究了空間可展開結構［1］、太陽能帆板［2］、柔性機械臂［3］等柔性結構，其中空間可展開結構強度高、質量輕、體積小，在航天器中應用越來越廣泛。典型的應用如可充氣氣球衛星［4］、空間站充氣式垃圾艙［5］、巡飛彈柔性充氣翼［6］、充氣式導彈誘餌［7］。

當前研究的撓性航天器的姿態控制多以大型太陽能帆板、天線附件為主，文獻［8］將滑模控制與模糊控制結合，用模糊控制改進了滑模面的切換增益，有效抑制了抖振。文獻［9］考慮了剛性主體和撓性附件的彎曲運動，設計了滑模控制器，能夠有效的對姿態動力學方程進行精確跟蹤，并且能夠抑制結構振動，實現了工程應用。上述文獻對充氣可展開結構的撓性航天器有一定的參考價值，但在工程應用中較為復雜。文獻［10］在傳統的Bang-Bang 控制和Bang-coast-Bang控制對模型誤差要求極高的背景下，通過一個新的目標函數，一項與總機動時間成正比，一項與積分成正比，設計了一種平滑且次時間最優的撓性航天器姿態機動算法來跟蹤優化參考姿態軌跡。文獻［11］研究了柔性充氣空間飛行器的姿態控制系統，采用了線性自抗擾控制、PWPF 以及濾波處理等方法，有效抑制充氣囊體的撓性振動，減少了燃料的消耗，但是其采用恒壓式結構相比落壓式結構在增加航天器質量的同時，還增加了工質的消耗。……