题目：航天器交会对接研究

航天器交会对接是进行深空探索、拓展人类生存空间的重要步骤。它的主要目的是运送太空物资和航天员轮换。我国已经实现了航天器的载人技术，“神州”七号将实现太空行走，预计“神州”八号飞船实现交会对接，所以交会对接技术是我国现阶段进行的重大攻关项目，具有重要意义。因为交会对接是一项复杂的技术，本文主要从建模和控制两方面进行讨论，之后利用所建的模型和控制方法，使用Matlab/Simulink完成了仿真。建模之前首先对交会对接的整个过程进行分析，从空间环境的约束条件、各个阶段的划分到测量方法都进行了讨论。然后是对在轨航天器的建模，包括两种模型，即相对位置模型和相对姿态模型，两种模型之间以及模型内部之间都存在不同程度的耦合。建模过程当中阐明了所需要的坐标系，为了推导出相对位置模型，说明了两体问题。建立相对姿态模型时，主要是首次考虑了相对姿态角速度之间的转换。建立了模型之后，研究了交会对接过程中不同的阶段使用的不同控制方法。自动寻的段使用了渐进接近法和多脉冲交会方法，并用实例验证了多脉冲交会方法，仿真系统中使用了渐进接近法。对难于实现的最优控制方法也进行了研究。在逼近和靠拢阶段，考虑到安全性和与物理实现的契合性，首次提出了使用滑膜控制和阶梯线化方法，对实际实现有一定的借鉴意义。最后，在前述建模和控制方法的基础上，完成了整个交会对接系统的数学仿真。