题目：基于电磁力的小卫星编队飞行构形控制技术研究

随着微小卫星技术的发展和广泛应用，利用多颗微小卫星构成编队，互相之间协同工作完成传统单星系统难以实现的空间任务的技术，已成为当前航天技术发展的一个重要方向。现有的编队控制技术主要是基于推力器实现，存在着推进剂消耗量大、羽流污染等问题，通过在卫星上安装电磁作动器，从而产生电磁力实现航天器编队飞行控制是一项新技术，具有无需燃料，能够持续高精度作用等优势，应用前景广阔。针对空间中卫星的运动情况，给出了卫星动力学模型的描述，考虑了地球引力，空气阻力，太阳光压，日月引力，地球磁场等因素对摄动力和摄动力矩的影响。给出了卫星的轨道动力学和刚体姿态动力学模型，讨论了各种力和力矩的计算方法。针对基于超导电磁线圈的编队构形控制技术展开了研究，给出了电磁力的远场偶极子模型，对电磁控制力和环境力进行了比较分析，论证了电磁力提供构形控制能力的必要条件。针对双星编队问题，采用了计算量较小，星上易于实现的磁矩反馈控制方式，建立了编队构形控制问题的数学模型，并设计了PID控制和模糊控制两种控制律，开展了纯数字的系统仿真工作，仿真结果表明控制律精确有效，能够完成预期控制目标。针对测绘、遥感、侦查等空间任务对载荷隔振的需求，介绍了甲壳内藏分体卫星的概念，对于这一特殊的超近距电磁力编队问题开展了研究。提出了控制系统的整体方案，设计了控制律，解决了长期保持高静工作状态的问题。开展了数值仿真工作，仿真结果表明，针对0.01Hz~100Hz的复合振动，本文提出的方法能够实现长期维持59.535dB，短期最高64.10dB的隔振能力，相对于Stewart等平台有显著的提高。具有良好的工程参考价值和应用前景。