月球軌道航天器自主交會控制方法研究.pdf

1、月球軌道航天器自主交會控制技術(shù),是自動取樣返回、載人登月返回、地月往返運輸、月球基地裝配與長期運營等月球探測任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù),也是進一步執(zhí)行其它行星探測、星際航行返回等深空探測任務(wù)的經(jīng)驗積累。而由于月球軌道航天器所處的深空環(huán)境復(fù)雜、地面支持難度大、運載能力限制等綜合因素,對航天器控制的自主性、精確度、快速性、能耗和抗干擾力等性能指標(biāo)都有較為苛刻的要求。因此,本學(xué)位論文研究了自主交會的相對動力學(xué)建模;自主交會尋的段、接近段和平移靠攏段的控制

2、方法;可視化自主交會動態(tài)仿真技術(shù)。
　　首先,建立了航天器相對運動軌道動力學(xué)模型,對近圓軌道相對運動動力學(xué)模型C-W方程求解析解,分析了無控條件下的航天器相對運動自由運動特性。
　　針對尋的段,首先研究了基于C-W方程的多脈沖制導(dǎo)方法,并給出了時間固定燃料最優(yōu)的控制方法;然后研究了基于PD控制理論的反饋線性化控制方法;最后研究了基于H∞次優(yōu)控制理論的魯棒控制方法。
　　針對接近段,首先研究了沿V-bar逼近目標(biāo)的多脈沖

3、制導(dǎo)方法;然后,針對距離兩航天器距離較近、控制精度要求高的特點,引入了交會對接動坐標(biāo)系下的虛擬運動軌跡,并研究了PD直線跟蹤控制以及H∞魯棒直線跟蹤控制方法。
　　針對平移靠攏段,首先研究了相平面控制方法,給出了類似于傳統(tǒng)軌控方法的徑向控制律和實現(xiàn)航天器逐漸逼近目標(biāo)的跡向控制律;然后,為了軟交會的對接初始條件,嚴(yán)格設(shè)計了虛擬軌跡的逼近路線和速度,并研究了PD軟交會控制方法和H∞魯棒軟交會控制方法。
　　通過數(shù)字仿真驗證和比較