视线坐标系下空间机动非合作目标交会轨迹规划与控制OA

针对空间非合作目标存在机动行为时的多约束自主交会问题,提出了一种在追踪航天器视线(LOS)坐标系下、融合遗传算法与线性时变模型预测控制(LTV-MPC)的轨迹规划与控制方法,克服了传统基于当地垂直当地水平(LVLH)坐标系下设计的控制器在处理空间机动非合作目标交会任务时的局限性,同时避免了导航信息的转换误差。首先,在追踪航天器视线坐标系下建立空间非合作目标相对运动的动力学模型。然后,在综合考虑动力学、控制饱和与安全等多重约束的条件下,以燃料最优为指标函数构建优化模型,并利用遗传算法的全局收敛性与强约束处理能力进行求解,进而得到最优的标称轨迹。最后,利用线性时变模型预测控制方法具有方便处理多约束和不确定性的优势设计闭环跟踪控制器,从而对上述标称轨迹进行跟踪控制。仿真表明,所设计的轨迹能够满足控制、动力学和安全等复杂工程约束,并且是一条燃料最优、可控和可达的轨迹。此外,该控制器在存在不确定性时仍表现出良好的控制精度与鲁棒性,为空间机动非合作目标交会问题提供了有效的解决方案。