月球軌道航天器自主交會(huì)控制方法研究.pdf

1、月球軌道航天器自主交會(huì)控制技術(shù),是自動(dòng)取樣返回、載人登月返回、地月往返運(yùn)輸、月球基地裝配與長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)等月球探測(cè)任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù),也是進(jìn)一步執(zhí)行其它行星探測(cè)、星際航行返回等深空探測(cè)任務(wù)的經(jīng)驗(yàn)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(yùn)載能力限制等綜合因素,對(duì)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(huì)的相對(duì)動(dòng)力學(xué)建模;自主交會(huì)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(huì)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)。
　　首先,建立了航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌道動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)近圓軌道相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型C-W方程求解析解,分析了無(wú)控條件下的航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由運(yùn)動(dòng)特性。
　　針對(duì)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(shí)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(duì)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(duì)距離兩航天器距離較近、控制精度要求高的特點(diǎn),引入了交會(huì)對(duì)接動(dòng)坐標(biāo)系下的虛擬運(yùn)動(dòng)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(duì)平移靠攏段,首先研究了相平面控制方法,給出了類(lèi)似于傳統(tǒng)軌控方法的徑向控制律和實(shí)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(huì)的對(duì)接初始條件,嚴(yán)格設(shè)計(jì)了虛擬軌跡的逼近路線和速度,并研究了PD軟交會(huì)控制方法和H∞魯棒軟交會(huì)控制方法。
　　通過(guò)數(shù)字仿真驗(yàn)證和比較