地球轨道航天器编队飞行动力学与控制研究综述

地球轨道航天器编队飞行动力学与控制研究综述

论文摘要

航天器编队飞行被定义为跟踪或维持航天器之间的期望相对间隔、期望指向和相对位置。本文概括介绍了近年来地球轨道飞行编队的动力学和控制方面研究的发展状况,包括传统推进系统和新型无推进剂编队系统的动力学建模方法和控制器设计技术等。在传统推进编队系统中,航天器由使用化学燃料或等离子体的推进器提供推力,可以实现高精度地相对姿态/位置保持或重构,控制简单,灵活性高,但是需要消耗较多的能源。相比之下,在新型无推进剂编队系统中,航天器通过新的推力方式,如大气阻力作用,非接触内力,地磁洛伦兹力,动量交换等,将大大延长编队任务的寿命,并有效地避免羽流污染,但会带来新的控制问题。本文总结了这些领域中动力学与控制方面的研究方法及取得的成果,并提出了相关领域值得深入研究的问题和后续发展的方向。

论文目录

  • 1 航天器编队星间相对动力学
  •   1.1 相对轨道动力学
  •     1.1.1 笛卡尔坐标状态表示
  •       1.1.1. 1 近圆参考轨道
  •       1.1.1. 2 任意参考轨道
  •     1.1.2 轨道要素状态表示
  •       1.1.2. 1 基于平均轨道要素差分构建状态量
  •       1.1.2. 2 基于相对偏心率和倾角矢量构建状态量
  •   1.2 六自由度耦合相对动力学建模
  • 2 航天器编队飞行控制
  •   2.1 主从方式
  •   2.2 行为方式
  •   2.3 虚拟结构方式
  •   2.4 多输入多输出方式
  •   2.5 循环方式
  •   2.6 一致性控制方式
  •   2.7 参考轨迹规划方式
  •   2.8 无源分解方式
  • 3 新型无推进航天器编队飞行动力学和控制
  •   3.1 非接触内力
  •     3.1.1 库仑力
  •     3.1.2 磁通钉效应
  •     3.1.3 EMFF
  •   3.2 地磁洛伦兹力
  •   3.3 大气阻力编队飞行
  •   3.4 动量交换编队飞行
  •   3.5 太阳帆编队飞行
  • 4 结论和后续发展方向
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 孙俊,黄静,张宪亮,黄庭轩

    关键词: 航天器,编队飞行,动力学,编队控制,地球轨道

    来源: 力学与实践 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 航空航天科学与工程

    单位: 上海航天控制技术研究所,上海市空间智能控制技术重点实验室

    基金: 国家自然科学基金(61803258),上海市科技人才计划(16XD1421000,17YF1408400,17YF8300)资助项目

    分类号: V448.2;V412.4

    页码: 117-136

    总页数: 20

    文件大小: 466K

    下载量: 494

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