摘要
针对空间非合作目标轨道交会任务中模型不确定性强、未建模扰动干扰和目标未知机动等问题，本文提出了一种结合主动扰动抑制与模型预测控制的轨道预测与控制方法（ADRC-MPC）。首先，在地心惯性坐标系下建立追-靶相对运动动力学方程，并将包含空间扰动和目标未知规避机动的集总扰动扩展为扩展状态变量。其次，设计了扩展状态观测器（ESO），以实现时变集总扰动的实时精确估计与前馈补偿，从而缓解J2带谐、大气阻力、太阳辐射压力和目标规避机动等引起的不利影响。第三，开发了融合推力饱和约束、接近走廊约束和碰撞安全区域约束的约束MPC策略。在给定假设条件下，通过小增益定理推导了闭环输入到状态稳定（ISS）的充分条件，确保了跟踪误差的一致最终有界性（UUB）。最后，进行了数值仿真、与传统MPC和比例-微分（PD）控制的对比基准测试以及蒙特卡洛鲁棒性测试。仿真结果表明，所提出的ADRC-MPC框架在交会精度、扰动抑制能力、燃料消耗减少以及初始状态偏差和测量噪声的鲁棒性方面表现优越，为空间非合作目标的自主轨道交会奠定了坚实的理论和技术基础。
