有限推力下衛(wèi)星軌道機(jī)動控制研究.pdf

1、航天器的軌道機(jī)動在航天器入軌和軌道保持等領(lǐng)域作為一種成熟的理論被廣泛應(yīng)用。針對軌道機(jī)動的理論研究,早期主要集中于脈沖推力控制,但考慮到實(shí)際變軌過程中,推力器輸出幅值有限且無法瞬間產(chǎn)生,因此研究有限推力下的軌道機(jī)動十分必要。針對航天器任務(wù)多樣性的要求,目前軌道機(jī)動的快速性備受關(guān)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(jī)動展開研究。同時,在衛(wèi)星軌道機(jī)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,因此需要系統(tǒng)對軌道機(jī)

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(jī)構(gòu)的飽和非線性也是實(shí)際工程中不可避免的問題,本文針對上述問題,設(shè)計了有效的控制器并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　首先,建立了衛(wèi)星軌道運(yùn)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(xué)模型。為后續(xù)章節(jié)的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　然后,在對軌道機(jī)動的快速性問題研究上,本文將其轉(zhuǎn)化為一類時間最優(yōu)問題,對于大于1km的軌道機(jī)動,在地心慣性系下建立

3、了考慮J2攝動的軌道機(jī)動模型,針對共面軌道機(jī)動和異面軌道機(jī)動兩種情況做出了仿真圖。小于1km的小范圍軌道機(jī)動,通過引入虛擬衛(wèi)星,建立了衛(wèi)星相對運(yùn)動方程,針對可以提供任意方向的推力和由于某種原因?qū)е聝H能提供單軸推力兩種情況做出了相應(yīng)的仿真結(jié)果。
　　最后,考慮衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移過程中的姿態(tài)控制問題,分析了軌道推力偏心和質(zhì)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(zhì)心漂移,參數(shù)不確定性以及輸入飽和非線性特性,本文設(shè)計了兩種控制器,其