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第一章 概述1

1.1 交会对接技术发展概况1

1.1.1 交会对接概述1

1.1.2 研究现状2

1.2 交会对接制导和控制技术7

1.2.1 主要研究问题8

1.2.2 主要控制方法11

1.2.3 现有研究存在的问题15

1.3 滑模控制在自主交会对接中的应用16

1.3.1 滑模控制方法简介17

1.3.2 滑模控制方法在交会对接中的应用17

1.3.3 滑模控制在交会对接应用中存在的问题18

1.4 研究方案19

1.4.1 研究目的和意义19

1.4.2 空间自主交会对接方案设计19

第二章 自主交会对接问题的数学描述22

2.1 常用坐标系22

2.2 相对动力学方程24

2.2.1 C-W方程25

2.2.2 视线动力学方程27

2.3 相对姿态运动方程28

2.3.1 C的姿态动力学和运动学方程28

2.3.2 T的姿态动力学和运动学方程30

2.3.3 相对姿态运动模型的建立方法32

2.4 动力系统的数学模型34

2.5 小结35

第三章 接近段多模态滑模控制36

3.1 概述36

3.2 多模态滑模控制器37

3.2.1 引言37

3.2.2 滑模面37

3.2.3 控制律40

3.3 接近段节能控制42

3.3.1 引言42

3.3.2 节能型MSMC44

3.3.3 接近段控制器设计46

3.3.4 仿真52

3.4 快速非奇异终端滑模控制56

3.4.1 引言56

3.4.2 FNTSM56

3.4.3 仿真61

3.5 小结61

第四章 基于多模态滑模控制的空间绕飞63

4.1 概述63

4.2 现有研究及存在的问题64

4.2.1 进入绕飞条件64

4.2.2 控制直角参数实现绕飞65

4.2.3 控制视线参数实现绕飞66

4.3 空间绕飞的轨线形式66

4.4 大圆绕飞控制实现69

4.4.1 大圆绕飞过程解耦70

4.4.2 多模态滑模控制器设计70

4.4.3 仿真72

4.5 折线绕飞控制实现74

4.5.1 折线绕飞次序76

4.5.2 折线绕飞过程解耦76

4.5.3 多模态滑模控制器设计77

4.5.4 仿真79

4.6 小结81

第五章 并拢段单向收敛滑模控制82

5.1 概述82

5.2 问题提出83

5.2.1 问题描述83

5.2.2 原因分析85

5.3 有界控制下单向收敛滑模控制87

5.3.1 单向收敛定义87

5.3.2 单向收敛条件88

5.3.3 单向收敛区域确定90

5.3.4 单向收敛滑模控制设计94

5.4 并拢段单向收敛滑模控制94

5.4.1 过程解耦94

5.4.2 并拢段单向收敛滑模控制95

5.5 减小稳态误差方法98

5.5.1 方法一98

5.5.2 方法二101

5.6 小结102

第六章 基于多模态滑模控制的位姿协同控制103

6.1 概述103

6.2 数学模型104

6.2.1 姿态运动105

6.2.2 质心运动106

6.3 姿态、轨道控制系统的关系106

6.3.1 姿态、轨道控制系统的配合106

6.3.2 姿态、轨道控制系统的耦合107

6.4 位姿协同控制实现107

6.4.1 位姿协同控制系统108

6.4.2 控制器设计109

6.4.3 仿真111

6.5 姿态控制系统误差对轨道控制系统的影响113

6.5.1 姿态控制系统存在角度偏差114

6.5.2 姿态控制系统存在时间延迟115

6.6 小结117

结束语118

参考文献121