电动太阳风帆地球同步日心悬浮轨道编队控制研究
[Abstract]:With the development of science and technology, the enthusiasm of human beings to explore deep space is increasing day by day. Traditional spacecraft will carry too much fuel if deep space exploration is carried out. However, a new type of aircraft, electric solar sail spacecraft, has infinite specific impulse, which has great potential for deep space exploration. The electric solar sail provides thrust by reflecting the plasma in the solar wind, and is suitable for many non-Kepler orbit detection missions, such as the heliocentric suspension orbit. In recent years, ESA and NASA have carried out electric solar sail research and related experiments. Taking the electric solar sail spacecraft as the research object and taking its heliocentric orbit and its related tasks as the background, this paper studies the mission-related feasibility, trajectory planning and formation control methods: first of all, According to the thrust model of a single metal chain, the thrust and torque equations of the whole electric solar sail are derived, and the corresponding orbital dynamics equations are established. Then, the dynamic equations for maintaining the heliocentric levitation orbit of electric solar sail are derived, and the feasibility of three kinds of heliocentric levitation orbit of electric solar sail is analyzed. Gao Si pseudospectral method is used to optimize the transfer trajectory from earth to geosynchronous heliocentric orbit of electric solar sail. The nonlinear programming problem is solved by genetic algorithm and sequential quadratic programming. Finally, aiming at the formation problem of two electric solar sails in geosynchronous heliocentric orbit, the relative kinematics equations of the sub-spacecraft moving near the main heliocentric are established. The relative motion model is linearized and the stability is analyzed by Lyapunov method. A linear quadratic controller is designed and verified by simulation. An active disturbance rejection controller (ADRC) is designed for the condition that the velocity is not measurable, and the controller is designed for the case of unknown speed and imprecise model. The effectiveness of the control system is verified by simulation.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V448.2
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,本文编号:2462474
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