超大规模芯片卫星群相对位置包容控制方法研究

发布时间：2021-01-13 16:06

　　近年来,随着大规模集成电路和微电子机械技术的发展,美欧提出并开始发展高集成度、微型化的芯片卫星。受质量、体积和功率的制约,芯片卫星功能简单,通常需要以大规模集群的方式协同工作,无需也无法进行精确的编队,仅需保持在特定范围内,即存在多个领航者的情况。为此,本学位论文以具有多领航-跟随结构的大规模芯片卫星群为背景,针对其敏感器视场和通信链路受限等信息共享方面的约束,利用代数图论等工具针对超大规模芯片卫星群的相对位置包容控制进行深入研究,论文取得成果如下:针对无向固定拓扑条件下的大规模芯片卫星群,利用代数图论方法,提出了一种指数收敛的相对位置包容控制算法,给出了收敛性和极大收敛速度对控制增益系数和通信拓扑结构的约束条件,使得跟随者可以以指数速度收敛至由多领航者围成的凸包内并在之后保持在凸包内,实现大规模芯片卫星的位置包容控制。并结合大规模芯片卫星群任务背景对指数收敛的位置包容控制算法进行数学仿真验证,并分析控制增益系数的选取和系统信息拓扑的设计对系统性和收敛速度的影响。针对具有收敛时间和机动速度要求的大规模芯片卫星群任务,分别在无向固定拓扑和联合联通拓扑下,基于齐次理论设计了有限时间收敛的芯... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

精灵卫星项目示意图

台上完成了有关测试，并完成了真实空间环境的第一次在太空轨道的飞行试验月初，康奈尔大学发起了一个在轨道上发射芯片卫行轨道运行时间和处于太空环境条件下星上电子Sat-1”卫星项目[8]。结构的设计领域需要将其进一步向微小形态发展概为32mm 32mm 4mm，质量是 5g[9]；同时单个器与控制器等元件。图 1-1 精灵卫星项目示意图[5,6]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文用了 150mm×150mm×150mm 的立方体结构的两颗，其质量为 3.5kg，同时具有卫星热控、测控姿态控制能[12]。国防科技大学于 2012 年 5 月 10 日发射了天拓是通过自助设计与研制出来的，其大小为425mm 4g，这与“Smart-dust”卫星的设计研发思路有相似之处本功能部件集合构成在一块电路板上。

【参考文献】：
期刊论文
[1]星群观测任务自主规划的星地联合运行机制[J]. 张超,李玉庆,冯小恩,唐梦莹,江飞龙,王日新,徐敏强.  哈尔滨工业大学学报. 2018(04)
[2]2017年全球小卫星发展综述[J]. 何慧东,付郁.  国际太空. 2018(02)
[3]2016年全球小卫星发展回顾[J]. 何慧东.  国际太空. 2017(02)
[4]复杂多智能体系统的最大一致性[J]. 王付永,杨洪勇,翁灿.  计算机仿真. 2015(06)
[5]皮卫星星箭分离机构运动系统设计[J]. 谢长雄,徐月同,傅建中,吴昌聚,陈子辰.  宇航学报. 2014(06)
[6]国外芯片卫星发展研究[J]. 张召才.  国际太空. 2014(05)
[7]分布式集群空间飞行器综述[J]. 马宗峰,辛明瑞,申景诗,石德乐,李振宇.  航天器工程. 2013(01)
[8]星群、星座与编队飞行的概念辨析[J]. 林来兴,张小琳.  航天器工程. 2012(05)
[9]卫星集群概念研究[J]. 董云峰,王兴龙.  航天器工程. 2012(04)
[10]有限时间的多领航者一致性算法[J]. 孟子阳,张弛,李冠华,尤政.  清华大学学报(自然科学版). 2011(11)

博士论文
[1]高面质比卫星轨道动力学及其长期演化分析方法[D]. 赵亚飞.哈尔滨工业大学 2018
[2]卫星编队飞行动力学建模与控制技术研究[D]. 高有涛.南京航空航天大学 2010
[3]多智能体机器人协调控制研究及稳定性分析[D]. 俞辉.华中科技大学 2007

硕士论文
[1]面向集群航天器的空间自组织网络关键技术研究[D]. 刘鹏飞.国防科学技术大学 2012



本文编号：2975159