中国空间科学技术 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (3): 110-119.doi: 10.16708/j.cnki.1000.758X.2025.0043
刘将辉1,2,3, 彭祺擘1,*, 武新峰1
LIU Jianghui1,2,3,PENG Qibo1,*,WU Xinfeng1
摘要: 航天器空间在轨服务技术受到越来越多的关注,空间在轨服务的基础是航天器交会技术,航天器交会的实质是追踪器对目标器的近距离逼近。追踪器在逼近目标器的过程中,应避免与目标器的太阳翼和天线等附件发生碰撞。为了保证逼近过程的安全性,提出了一种沿指定直线方向逼近的航天器最优控制策略。建立了非线性TH(Tschauner-Hempel)方程描述的任意偏心率轨道的两航天器间相对运动模型。引入直线逼近运动坐标系,根据Hamiltonian方程和直线方向逼近运动特点推导了追踪器的最优控制加速度。追踪器既能按照任务需求沿指定方向直线逼近目标器,又保证了能量最优。为了消除影响直线逼近的干扰因素,采用比例微分控制律对所推导的非直线方向的控制加速度进行了修正。为了验证所提控制策略的有效性,分别设置了追踪器沿目标器速度方向直线逼近和沿目标器径向直线逼近这两组场景进行数值仿真。仿真结果表明,所提的控制策略能实现追踪器沿指定直线方向逼近目标器,具有较强的工程应用性,为提高航天器空间在轨服务的成功率和安全性提供了新的思路。