在轨服务航天器对失控目标的姿态同步控制算法

"在轨服务航天器对失控目标的姿态同步控制是航天领域中的一个重要课题，主要涉及在太空环境中，服务航天器如何精确地接近并捕获失控的目标航天器，同时保持自身姿态与目标航天器姿态的同步。这篇2012年的论文由耿云海、卢伟和陈雪芹撰写，发表于《哈尔滨工业大学学报》，属于自然科学论文类别，探讨了在轨服务过程中的非线性控制策略。 论文提出了一种基于姿态四元数的控制算法，用于解决服务航天器与失控目标之间的姿态跟踪问题。姿态四元数是一种数学工具，用于表示和操作三维空间中的旋转，它在航天器姿态控制中广泛应用，因为相比于欧拉角，四元数避免了万向节死锁问题，且计算更简洁。 在该研究中，首先建立了服务航天器相对于失控目标的姿态运动学和动力学模型，这是理解两者相对运动的基础。然后，作者将服务航天器跟踪目标航天器姿态的控制问题转化为相对姿态的控制问题，这有助于简化控制策略的设计。考虑到实际环境中的未知干扰和有限的控制力矩，论文采用了相对姿态四元数的二阶形式来描述动力学模型。 为了应对这些不确定性和限制，论文借鉴了反馈线性化原理，这是一种将非线性系统转换为线性系统的控制方法，以及自适应算法的思想，以动态调整控制器参数，适应系统的变化。通过这种方式，设计出一种非线性反馈控制律，以实现姿态同步。 数学仿真结果显示，所设计的控制算法在实践中表现有效，具有良好的跟踪性能。这意味着，即使面对干扰和约束，服务航天器也能有效地保持与失控目标的姿态同步，这对于在轨服务任务的成功执行至关重要。 该论文提出的控制算法对于在轨服务航天器对失控目标的控制策略有重要的理论和实践意义，为航天领域的姿态控制提供了新的解决方案。"