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组合体航天器的姿态跟踪控制是空间在轨服务的基础与前提,是空间在轨服务顺利进行的保证。随着空间任务的要求越来越多,空间在轨服务对航天器的控制能力提出了更高的要求,对组合体航天器的控制也要适应各种场景。在此背景下本文以目标抓捕后组合体航天器为研究对象,分别考虑组合体转动惯量已知,组合体转动惯量存在不确定性,组合体转动惯量未知的情况下组合体的跟踪控制策略。首先推导组合体航天器的姿态运动学模型,以修正罗德里戈参数作为描述姿态的状态量,推导组合体航天器的姿态误差动力学模型,考虑到组合体存在不确定性,建立组合体航天器的不确定误差动力学模型。针对组合体航天器的误差动力学模型,为了对系统收敛时的瞬态性能进行约束设计基于预设性能控制的组合体航天器姿态跟踪控制器。进一步考虑到组合体航天器存在转动惯量不确定性以及外界干扰的情况,将利用RBF神经网络对组合体的惯量不确定项和外界干扰进行估计,然后采用基于预设性能的滑模控制器对系统进行控制,通过数值仿真对控制器控制结果加以验证分析。针对服务航天器抓捕转动惯量未知的非合作航天器形成的组合体航天器转动惯量未知的情况,设计自适应控制器对航天器进行姿态控制。首先对组合体航天器的误差动力学方程进行线性化处理,为了优化组合体航天器对期望姿态的跟踪,设计基于多项式的期望误差轨迹,再通过自适应的方法结合滑模控制估计组合体航天器的转动惯量,并对组合体航天器进行控制。最后通过数值仿真进行验证分析。针对组合体航天器转动惯量完全未知的情况设计无需参数辨识的预设性能控制器对组合体航天器进行姿态控制。首先考虑到服务航天器利用反作用飞轮对组合体体航天器进行控制,建立包含反作用飞轮的组合体误差动力学方程。考虑到航天器无法测得角速度信息的情况下,使用跟踪微分器对组合体航天器姿态误差微分量进行估计,进一步为了提升系统的瞬态性能,考虑到组合体参数未知的情况,设计了无需参数辨识的预设性能控制器,利用控制器对组合体进行控制。并通过了数值仿真进行验证分析。