● 摘要
在空间站的建造和运营中，姿态控制问题是关键问题之一，难点为空间站长期在轨控制。论文以载人航天空间站工程的关键技术研究为背景，简述中国载人航天工程的进展情况，重点分析了利用空间环境力矩对空间站的姿态执行机构CMG进行姿态控制/动量管理问题。具体内容包括： （1）利用动量矩定理推导了空间站姿态动力学方程。（2）建立空间站环境力矩模型，主要是大气模型和重力梯度模型，给出扰动力矩的表达式， 为随后的控制器设计提供基础。（3）阐述力矩平衡姿态（TEA）的概念，设计TEA估计器,估算“平均TEA”和“动态TEA”,系统方程在平均TEA处进行线性化处理，针对某空间站进行仿真，表明相对气动力矩而言，惯性积对TEA姿态角的影响更明显。 (4)在姿态稳定模式和角动量稳定模式下对本体系内引起CMG角动量积累的干扰力矩进行分析研究，采用基于LQR的最优区域极点配置方法设计ACMM控制器，仿真表明ACMM控制器可成功应用于组合体控制，使得在轨运行时CMG角动量不饱和，无需进行喷气卸载。