题目：失效卫星在轨捕获技术研究

随着航天技术的不断发展，地球静止轨道的卫星需求量逐年增多，然而静止轨道资源是极其有限的。对于寿命末期或者失效的静止轨道卫星进行辅助离轨，已成为当前各国研究的热点。失效卫星属于典型的空间非合作目标，从目前的发展情况来看，有人参与的对空间合作目标的在轨操控技术已非常成熟，对空间非合作目标的自主式在轨服务
还没有成熟的应用。针对失效卫星在轨捕获问题，研究对空间非合作目标的逼近、临近操作和抓捕等技术，有非常广阔的应用前景。
针对非合作目标的快速逼近问题，研究了基于高斯伪谱法和序列二次规划法的轨迹规划算法，设计了在有限推力约束条件下逼近过程中位置姿态协同的轨迹跟踪控制算法，实现对期望逼近轨迹的跟踪控制。针对典型工况，开展了数字仿真工作，对控制算法的可行性进行了验证。
针对非合作目标的临近操作问题，分别研究了非合作目标强迫绕飞、任意方位凝视悬停和停靠点转位操作技术，提出了有效的解决方案，设计了相应的姿轨耦合控制律，仿真验证了控制算法的正确性。
针对非合作目标的捕获问题，设计了带五自由度机械臂的复杂抓捕卫星构型，建立了抓捕星的运动学和动力学模型，设计了机械臂关节和末端执行器的控制律，结合抓捕星的动力学模型，研究了抓捕星轨道、姿态、机械臂和末端执行器协同控制算法。针对典型工况，对协同控制算法进行数字仿真验证。