小衛(wèi)星編隊(duì)的隊(duì)形捕獲和保持控制.pdf

1、隨著空間技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代小衛(wèi)星正在日益走向成熟，必將在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮出越來越大的作用。衛(wèi)星編隊(duì)飛行這一概念的提出，為小衛(wèi)星開辟了新的應(yīng)用方向和發(fā)展空間，受到國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。本文從動(dòng)力學(xué)和控制的角度出發(fā)，對(duì)衛(wèi)星編隊(duì)飛行進(jìn)行了有益的探索和研究。
　　首先基于二體假設(shè)，采用兩種方法系統(tǒng)地研究了圓或近圓軌道上衛(wèi)星編隊(duì)飛行的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力學(xué)方法從 CW方程的解析解出發(fā)，證明了繞飛軌道是以參考衛(wèi)星為中心的橢圓。運(yùn)動(dòng)學(xué)方法通過一階近似，得

2、到了運(yùn)動(dòng)學(xué)形式的繞飛條件和繞飛方程。然后，重點(diǎn)討論了空間圓和當(dāng)?shù)厮矫嫱队皥A兩種繞飛軌道。在繞飛方程的基礎(chǔ)上，揭示了繞飛編隊(duì)的構(gòu)成機(jī)理，分別基于兩種方法實(shí)現(xiàn)了繞飛編隊(duì)的軌道設(shè)計(jì)，并結(jié)合數(shù)值算例進(jìn)行了比較。
　　攝動(dòng)因素對(duì)衛(wèi)星編隊(duì)飛行的影響是應(yīng)用中非常關(guān)心的問題，本文考慮地球扁率這種攝動(dòng)因素，對(duì)此進(jìn)行了研究。在CW方程的基礎(chǔ)上，分別求解了地球扁率的整體攝動(dòng)和相對(duì)攝動(dòng)，分析了攝動(dòng)規(guī)律。
　　衛(wèi)星編隊(duì)的保持與控制是編隊(duì)飛行的一項(xiàng)關(guān)

3、鍵技術(shù)，本文對(duì)此進(jìn)行了深入研究。本文主要研究兩種典型的衛(wèi)星編隊(duì)控制任務(wù)：編隊(duì)捕獲和編隊(duì)保持。以CW方程為相對(duì)動(dòng)力學(xué)模型，分別采用兩種方法研究了這兩種典型的衛(wèi)星編隊(duì)控制任務(wù)：線性二次型最優(yōu)控制方法和模型預(yù)測控制方法。模型預(yù)測控制是一種新型的控制方法，討論了該控制算法在編隊(duì)飛行隊(duì)形控制中的一些應(yīng)用問題。該控制算法是一種在線滾動(dòng)優(yōu)化控制算法，與線性二次型最優(yōu)控制相比，仿真結(jié)果表明，該控制算法接近于燃料最優(yōu)，且能夠把隊(duì)形控制在要求的精度范圍內(nèi)。