小衛(wèi)星編隊的隊形捕獲和保持控制.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)代社會中發(fā)揮出越來越大的作用。衛(wèi)星編隊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。本文從動力學(xué)和控制的角度出發(fā)，對衛(wèi)星編隊飛行進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)星編隊飛行的相對運動。動力學(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。運動學(xué)方法通過一階近似，得

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

3、鍵技術(shù)，本文對此進行了深入研究。本文主要研究兩種典型的衛(wèi)星編隊控制任務(wù)：編隊捕獲和編隊保持。以CW方程為相對動力學(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飛行隊形控制中的一些應(yīng)用問題。該控制算法是一種在線滾動優(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)，且能夠把隊形控制在要求的精度范圍內(nèi)。