双检验质量无拖曳卫星鲁棒控制

摘要

针对地心轨道的双检验质量无拖曳双星编队系统的姿态与无拖曳控制问题,设计了用于惯性拖曳效应验证任务、重力场测量任务和引力波探测任务科学测量模式的控制方案,并提出了一种具有抗干扰能力的鲁棒控制器。结合科学任务需求和地心轨道特点设计了科学测量模式的配置方案,以实现科学探测任务目标;基于动力学耦合特性和控制时频特性要求对复杂系统动力学进行解耦,得到卫星姿态、无拖曳和静电悬浮3个控制回路,实现控制模型降维,并结合任务指标要求确定各控制回路的控制指标;基于控制指标的频域形式,采用H_(∞)鲁棒控制理论的混合灵敏度方法,结合外部扰动和量测噪声的频谱模型,明确各控制回路的灵敏度函数和补灵敏度函数设计边界,选择合适的权函数设计H_(∞)鲁棒控制器;数值仿真结果表明:所设计的鲁棒控制器保证了双星星间指向误差水平、检验质量位置–姿态误差控制水平、检验质量敏感轴方向残余加速度水平均满足指标要求,验证了控制器的有效性。