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当代控制理论及应用技术概论
Introduction to Contemporary Control Theory and Applied Technology

第三节 航天器智能自适应控制方法

航天器智能自适应控制是航天器智能自主控制的一个重要组成部分。研究
以带可伸缩挠性附件航天器为对象，以实现高精度、高稳定度和强适应性为目标

的智能自适应控制的基本原理和方法，根据对象特征模型和自适应黄金分割控制
律提出了基于附件长度的变参数主动控制方法，即中心刚体控制与挠性附件主动
控制相结合的联合自适应控制方法。数学仿真结果表明不管航天器挠性附件伸展
或收缩，亦或是受到共振扰动，该控制器都能快速抑制姿态角和模态的振动，而

且姿态角和模态超调量都很小，其控制效果优于其他控制器的控制效果。

一、航天器特点及控制系统的结构

本节所研究的航天器，带有轻质的挠性空间结构。航天器在运行中由于任
务要求呈现出变结构变系数（参数）的特点。这些特点使被控对象表现为时变、
不确定性、非线性、分布参数、高维多变量及强耦合的动力学特性，精确的数学
建模很困难。

对于具有上述结构特点的航天器要实现姿态高精度、高稳定度及强适应性
的控制性能，其控制系统根据多年研究结果，拟采用集散结构形式。
一般具有上述结构特点的复杂卫星，由多个子系统组成，各子系统之间既

有联系又彼此独立，为阻止一个子系统出现故障影响其他子系统，应尽可能独立
控制，然而它又是一个整体，应保持统一管理、控制与操作。最近我们对中心刚
体姿态控制、挠性附件指向控制与振动抑制采用集中分散主被动结构控制方法，

从仿真结果来看远超过其它结构形式控制的效果。

二、智能自主控制所涉及的方法

（一）自主感知技术

自主感知技术主要包括目标形态特征提取、行为特征提取和态势评估三个
方面。
在形态特征提取方面，考虑到航天器通常安装有太阳帆板、发动机喷嘴、
交会对接环和帆板支架等几何形状规则的部件，上述部件可作为空间目标的典型

形态特征，常采用 Hough 变换和 Canny 边缘检测等图像处理方法对矩形、椭圆

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