橢圓軌道衛(wèi)星編隊(duì)保持控制算法研究.pdf

1、小衛(wèi)星編隊(duì)飛行因其低成本、高性能及高自主性而備受重視與青睞。橢圓軌道可以通過(guò)配置遠(yuǎn)地點(diǎn)增加對(duì)目標(biāo)區(qū)域的覆蓋時(shí)間，進(jìn)而提高衛(wèi)星的使用效率，因此比圓軌道更有優(yōu)勢(shì)。由于攝動(dòng)和構(gòu)型設(shè)計(jì)偏差的存在，使編隊(duì)衛(wèi)星偏離預(yù)定的軌道，因此必須進(jìn)行保持控制。此外，保持控制也是所有編隊(duì)控制中的基礎(chǔ)問(wèn)題，衛(wèi)星編隊(duì)進(jìn)行任何控制操作后幾乎都需要構(gòu)型保持控制來(lái)達(dá)到穩(wěn)定。本文重點(diǎn)研究橢圓軌道衛(wèi)星編隊(duì)的保持控制問(wèn)題，論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）首先推導(dǎo)表達(dá)在

2、目標(biāo)星軌道坐標(biāo)系下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程，然后利用反饋線性化、變量替換的方法將相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程轉(zhuǎn)化為以真近點(diǎn)角為自變量的線性化無(wú)量綱模型，給出兩者的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并對(duì)比兩模型的優(yōu)缺點(diǎn)。最后推導(dǎo)相對(duì)攝動(dòng)加速度的表達(dá)式。
　?。?）研究考慮未知有界攝動(dòng)情況下橢圓軌道編隊(duì)保持的滑?？刂品椒?。首先基于時(shí)域的相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型，從提高系統(tǒng)精度和魯棒性的角度，設(shè)計(jì)全程積分滑模控制律，并采用位置偏差到達(dá)±0.02m和速度偏差到達(dá)±0.001m/s兩項(xiàng)指標(biāo)共同作為衡量

3、保持到位的標(biāo)準(zhǔn)；其次，設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模控制律，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)攝動(dòng)上界的自適應(yīng)估計(jì)，降低控制律設(shè)計(jì)的保守性。最后，考慮真近點(diǎn)角域模型具有形式簡(jiǎn)單、時(shí)變性不強(qiáng)、無(wú)需測(cè)量目標(biāo)星絕對(duì)位置信息等優(yōu)點(diǎn)，基于真近點(diǎn)角域模型設(shè)計(jì)線性滑?？刂坡伞?br>　?。?）研究攝動(dòng)已知情況下橢圓軌道編隊(duì)保持的backstepping控制方法。首先基于backstepping方法設(shè)計(jì)全狀態(tài)反饋控制律；其次，通過(guò)變量替換的方法將相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程轉(zhuǎn)化為輸出反饋的形式，建立狀態(tài)估計(jì)

4、器，并基于backstepping方法設(shè)計(jì)輸出反饋控制律，利用Lyapunov穩(wěn)定性理論分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；最后，基于真近點(diǎn)角域模型設(shè)計(jì)backstepping控制律。
　?。?）研究攝動(dòng)未知情況下橢圓軌道編隊(duì)保持的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法。首先將攝動(dòng)表示為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的形式，設(shè)計(jì)自適應(yīng)律對(duì)攝動(dòng)進(jìn)行逼近，并結(jié)合滑模控制方法設(shè)計(jì)全狀態(tài)反饋控制律，可以證明通過(guò)合理選取控制參數(shù)軌跡跟蹤誤差可以收斂到任意小的區(qū)域；在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)無(wú)需相對(duì)速度