航天器自主交会过程的轨道控制问题是航天领域研究的热点问题，尤其对于我国、载人航天、登月工程、空间站计划等航天任务具有非常重要的现实意义。团队针对航天器相对运动过程，应用鲁棒控制、采样控制等方法开展了深入的研究并提出了相应的轨道控制方法，取得了一些突出的研究成果，主要体现为以下几方面： 1、航天器自主交会过程的不确定建模及连续推力作用下的轨道控制 传统的航天器自主交会过程相对运动模型大多基于C-W方程建立，但此类模型均进行了不同程度的近似和假设，在实际工程中由于受到复杂未知因素影响，所提出的模型与真实环境下相对运动过程不可避免存在难以刻画的不确定性。项目组充分分析相对运动过程特性，提出了一种可以应对航天器相对运动过程多种不确定性的动力学模型，并以此为基础提出了航天器轨道机动的鲁棒控制方法，实现了追踪航天器在复杂外部摄动以及存在建模误差情况下，实现与目标航天器的自主交会，同时满足交会过程对燃料、轨迹平滑、有限推力等多种性能指标要求。 2、航天器近距离相对运动过程的采样控制及脉冲推力控制 随着数字化技术的日趋成熟，数字信号在航天器工程中得到越来越广泛的应用。因此，在基于连续推力作用的航天器自主交会过程轨道控制问题研究的基础上，项目组探索了相对运动轨道机动的采样控制方法，该方法在实际工程中实用性更高。此外，针对实际工程中使用更多的脉冲推力作用形式进行了深入分析和研究，提出了基于脉冲推力的航天器相对运动轨道控制方法，并应用遗传算法等优化方法对脉冲轨迹进行优化。同时，针对可能存在的执行器和传感器故障，提出了相应的容错控制方法，实现了脉冲推力作用下追踪航天器在模型不确定性、外部扰动、有限推力等约束条件下的自主轨道转移。 3、随机采样系统的鲁棒H∞控制方法 针对航天器相对运动采样控制信号的特性，从连续时间领域研究了随机采样系统鲁棒H∞性能综合问题。建立了带有两个采样频率的采样控制系统的数学模型。用输入延时的方法处理采样控制系统，将其变成带有时变延时的连续系统，对其闭环系统的鲁棒H∞性能进行深入分析的基础上，提出了具有闭环系统H∞性能指标约束的状态反馈控制器的设计方法，为前述航天器相对运动采样控制方法提供参考和补充。

哈尔滨工业大学

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