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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种重力梯度卫星分段最优姿态跟踪控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118387321B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410393995.6，技术领域涉及：B64G1/24；该发明授权一种重力梯度卫星分段最优姿态跟踪控制方法是由孙亮;郭琦;赵泽林;刘宇;黄海;赵国伟;郭艳设计研发完成，并于2024-06-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种重力梯度卫星分段最优姿态跟踪控制方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种重力梯度卫星分段最优姿态跟踪控制方法，本发明针对卫星平台、盘绕式伸展臂和末端有效载荷三者组成的重力梯度系统，采用哑铃模型来描述其在共面轨道转移中的摆动运动，建立重力梯度卫星的姿态动力学模型；基于电推共面轨道转移建立轨道动力学模型。设计最优控制器，得到电推力作用下重力梯度卫星的分段最优轨迹，在实现两个共面圆轨之间轨道转移的同时，增强系统的稳定性和鲁棒性。在此基础上，基于有限时间跟踪误差函数，设计了一种分段自适应终端滑模控制方法，解决了有限时间收敛和不确定性边界问题。本发明以共面轨道转移中的重力梯度卫星为特定对象，提出的控制方法有利于提升控制性能，易于实现。

本发明授权一种重力梯度卫星分段最优姿态跟踪控制方法在权利要求书中公布了：1.一种重力梯度卫星分段最优姿态跟踪控制方法，所述重力梯度卫星由卫星平台、盘绕式伸展臂和末端有效载荷组成，其特征在于，所述方法包括以下步骤： S01、建立系统的姿态动力学和轨道动力学模型； S02、设计分段最优轨迹； S03、设计分段自适应终端滑模控制器； 步骤S01中，基于哑铃模型建立重力梯度卫星的二阶姿态动力学模型，基于电推共面轨道转移建立重力梯度卫星的轨道动力学模型，姿态动力学方程为： ； 其中，x1=θ表示卫星俯仰角，x2表示卫星俯仰角速度，；表示系统的不确定性，，是外部扰动，；，的表达式为： ； 其中，γ定义为电推力横向分量Fα与电推力F之间的推力方向角； 轨道动力学方程为： ； 其中，，，；r是地心距，α是极角，是扰动矢量，的表达式为： ； 其中，为电推力水平分量； 步骤S02中，设计close-loop最优控制方法，在机载计算机性能约束下进行多次open-loop优化计算，得到分段最优轨迹，步骤如下： 1在t0时刻，OL最优控制器预先生成最优轨迹x0t和最优控制变量u0t，其中t∈[t0,tf]，此时，重力梯度卫星由u0t驱动； 2在t1时刻，OL最优控制器开始计算新的最优轨迹x1t和新的最优控制变量u1t，其中，t∈[t1,tf]，由于时间延迟，此时重力梯度卫星仍然由u0t驱动； 3在t2时刻，由u1t代替u0t驱动重力梯度卫星，其中，t∈[t2,tf]； 4在t3时刻，一个新的周期开始，周期持续时间为Tc=ti+2-ti； 5在tk时刻，最后一个周期开始，且Tctf-tk2Tc； 步骤S03中，所述设计分段自适应终端滑模控制器的步骤包括：设计有限时间跟踪误差函数；基于有限时间跟踪误差函数，设计分段自适应终端滑模控制器； 其中，所述设计有限时间跟踪误差函数的步骤包括：在周期t∈[ti-1,ti+1]内，定义et=θt-θct为跟踪误差，其中，θct为期望俯仰角； 定义eit为期望跟踪误差，为了保证有限时间收敛，将eit定义为多项式函数： ； 其中，，； 在跟踪误差函数的定义中，，，，，，，说明系统在ti-1时刻在滑模面上，消除了到达段；此外，eit在有限时间ti-ti-1接近0。

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