高精度精密编队控制技术研究

发布时间：2020-06-06 09:40

【摘要】：卫星编队飞行技术因低成本、高可靠性以及高灵活性的特点而受到广泛关注,在理论和应用上都取得了丰富的成果。目前卫星编队发展的一个趋势是实现越来越高的控制精度,即高精度精密编队技术,它是构建虚拟空间望远镜等应用的重要前提。精密编队任务引入了新的约束和新的控制目标,对控制技术提出了新的挑战。因此本文对精密编队相对轨道控制方法进行了研究,包括构型捕获控制和构型维持控制。由于使用高精度测量系统,精密编队任务的构型捕获控制需要考虑LOS约束,本文借鉴航天器交会的相关研究成果,使用并拓展了模型预测控制方法,将其应用于构型捕获。该方法保证构型捕获过程中约束始终能满足,同时优化构型捕获时间和燃料消耗,并且具有较小的计算量,符合实时性的要求,便于实现自主控制。考虑到实际环境中存在的各种扰动可能会造成约束违反,进一步应用机会约束的理念设计鲁棒模型预测控制方法,使约束在存在扰动的情况下仍能被满足。构型维持控制的首要目标是较高的维持精度,因此所用的控制方法必须对扰动具有鲁棒性,同时减少燃料消耗以延长系统生命周期同样是需要考虑的重要因素。滑模控制方法和最优控制方法分别能满足其中一方面要求,但在另一方面有所欠缺。因此本文将滑模控制方法与线性二次型最优控制方法结合,得到兼具两者优点的最优滑模控制方法,将其应用于构型维持控制,控制效果能够满足任务需求。仿真中考虑悬停构型的捕获与维持控制,该构型与精密编队的重要应用场景——构建虚拟空间望远镜实现高分对地观测密切相关,仿真结果表明了本文所提两类控制方法的有效性。
【图文】：

图 3-2 从星初始在 LOS 视场内的构型捕获轨迹ig.3-2 Formation establishing trajectory when Deputy is initially inside the LOS c

42图 3-5 从星初始在 LOS 视场内的构型捕获轨迹相对速度变化图g.3-5 Relative velocity variation of formation establishing trajectory when Deputy is iniinside the LOS cone
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V525

【参考文献】

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本文编号：2699495