有限推力下衛(wèi)星軌道機動控制研究.pdf

1、航天器的軌道機動在航天器入軌和軌道保持等領域作為一種成熟的理論被廣泛應用。針對軌道機動的理論研究,早期主要集中于脈沖推力控制,但考慮到實際變軌過程中,推力器輸出幅值有限且無法瞬間產生,因此研究有限推力下的軌道機動十分必要。針對航天器任務多樣性的要求,目前軌道機動的快速性備受關注。本文以衛(wèi)星為研究對象,針對有限推力下軌道的快速機動展開研究。同時,在衛(wèi)星軌道機動過程中,要求衛(wèi)星保持對地定向,以便與地面監(jiān)測站實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,因此需要系統(tǒng)對軌道機

2、動過程中的外界干擾具有很好的魯棒性,此外,系統(tǒng)參數(shù)的不確定性以及執(zhí)行機構的飽和非線性也是實際工程中不可避免的問題,本文針對上述問題,設計了有效的控制器并進行了仿真驗證。
　　首先,建立了衛(wèi)星軌道運動的二體模型,并分析了對衛(wèi)星影響最大的J2攝動力。并且,建立了衛(wèi)星的姿態(tài)動力學模型。為后續(xù)章節(jié)的研究奠定了基礎。
　　然后,在對軌道機動的快速性問題研究上,本文將其轉化為一類時間最優(yōu)問題,對于大于1km的軌道機動,在地心慣性系下建立

3、了考慮J2攝動的軌道機動模型,針對共面軌道機動和異面軌道機動兩種情況做出了仿真圖。小于1km的小范圍軌道機動,通過引入虛擬衛(wèi)星,建立了衛(wèi)星相對運動方程,針對可以提供任意方向的推力和由于某種原因導致僅能提供單軸推力兩種情況做出了相應的仿真結果。
　　最后,考慮衛(wèi)星軌道轉移過程中的姿態(tài)控制問題,分析了軌道推力偏心和質心漂移對衛(wèi)星姿態(tài)的影響。并針對系統(tǒng)中存在推力偏心和質心漂移,參數(shù)不確定性以及輸入飽和非線性特性,本文設計了兩種控制器,其