角速度有界的在轨抓捕航天器姿态控制

摘要

航天器在非合作目标的抓捕过程中,其姿态跟踪控制问题通常会受到角速度有界约束,对此提出了一种基于双环递归跟踪的自适应控制算法。根据抓捕过程中航天器转动惯量呈现出的非线性变化特性,利用线性回归算子将未知转动惯量矩阵转换成未知向量,并设计自适应律估计该向量。在系统设计时,外环采用有界虚拟角速度作为虚拟控制输入保证姿态的精确跟踪;内环基于障碍Lyapunov函数设计出包含转动惯量估计值的自适应控制律,理论证明了有界约束的角速度可对虚拟角速度实现快速精确跟踪,整个跟踪过程误差有界;然后通过数值仿真,分析非合作目标轨迹追踪的抓捕过程,结果表明所设计的算法具有较强的有效性和鲁棒性。