连续小推力航天器平动点轨道动力学与控制
发布时间：2021-03-08 14:08
二十一世纪以来,在近地卫星和载人航天两大领域取得辉煌成功后,中国航天迎来以深空探测为首要目标的新纪元。在“嫦娥工程”的带领下,月球探测、火星探测、小行星探测等任务计划逐一部署实施。深空探测由于目标遥远,其发展一方面有赖于新型空间推进技术的支持,另一方面需要根据探测目标选择合适的空间平台。以电推进和太阳帆推进为代表的连续小推力推进技术因具有更高的效率、更好的可控性和更大的有效载荷比而在深空任务中占据了越来越重要的地位。在空间平台方面,日地系统共线平动点则因具备优良的动力学特性和绝佳的观测条件而成为对日及对深远宇宙观测的理想位置。然而,共线平动点固有的不稳定性为其任务设计提出了挑战。本文以连续小推力推进技术为基础,针对平动点轨道保持控制问题进行研究并提供性能良好的解决方案,旨在理论基础和工程应用两个方面为我国深空探测事业的发展提供一定的技术参考。圆型限制性三体问题为讨论平动点附近航天器的运动提供了良好的天体力学模型近似。轨道的精确性则直接关系到日地平动点任务长期执行所需的能量大小。在圆型限制性三体问题模型下,本文采用Lindstedt-Poincare摄动法构造围绕平动点与人工平动点的三阶...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
在轨展开后的NanoSail-D2号太阳帆(上),IKAROS号太阳帆(下左)和LightSail1号太阳帆(下右)
己经超出了电推进系统的能力范围，但是可以通过中等性能的太阳帆实现。１９９６??年，ＮＡＳＡ、ＤｏＤ和Ｎ０ＡＡ联合推出了?Ｇｅｏｓｔｏｒｍ?Ｗａｒｎｉｎｇ任务计划１气预期使??用太阳帆航天器将探测设备送至距离地球约０．０２ＡＵ处的点（见图１．４），??并为其设计了尺寸为７６．３ｍｘ７６．３ｍ的高性能太阳帆。该距离使得太阳活动预警??时间提升了一倍。２０１１年，ＮＡＳＡ联合Ｌ’Ｇａｒｄｅ公司为ｓｕｂ－Ａ点任务推出了新??＾?Ｃｏｒｏｎａｌ?Ｍａｓｓ??ｆ?＼?Ｅｊｅｃｔｉｏｎ?（ＣＭＥ）??Ｓｕｎ?ＪＢＨ９Ｂ?Ｓｏｌａｒ?ｒａｄｉｏ?ｄｉｓｋ??／?Ｈａ｜°〇ｒｂｉｔ??０．０２ＡＵ??图１．４?Ｇｅｏｓｔｏｒｍ?Ｗａｒｎｉｎｇ任务概念图??１０??
第１章绪论ｕｎｊａｍｍｅｒ太阳帆，其尺寸为３８ｍｘ３８ｍ，总重为３２ｋｇ［７４Ｉ。Ｓｕｎｊａｍｍｅｒ是界上已研制完成的最大太阳帆，且已经顺利完成地面展开试验（见图１．５）年，ＤＬＲ联合ＥＳＡ推出了又一个点太阳帆任务，其设计的太阳ａｍｅｒ－３尺寸达到６５ｍｘ６５ｍ，而总质量仅为ｌｌＯｋｇｌ７５】。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动帆改进推力模型及深空探测性能分析[J]. 霍明英,齐乃明,刘宇飞,曹世磊,叶炎茂. 动力学与控制学报. 2018(02)
[2]《2016中国的航天》白皮书[J]. 中国航天. 2017(01)
[3]姿态角幅值约束下的太阳帆Lissajous轨道保持控制[J]. 张辉,朱敏,周建亮,王永. 空间科学学报. 2014(06)
[4]嫦娥二号卫星技术成就与中国深空探测展望[J]. 叶培建,黄江川,张廷新,孟林智. 中国科学:技术科学. 2013(05)
[5]滑模控制和自抗扰控制的研究进展(英文)[J]. 夏元清,付梦印,邓志红,任雪梅. 控制理论与应用. 2013(02)
[6]嫦娥二号日地拉格朗日L2点探测轨道设计与实施[J]. 吴伟仁,崔平远,乔栋,黄江川. 科学通报. 2012(21)
[7]航天器执行机构部分失效故障的鲁棒容错控制[J]. 肖冰,胡庆雷,马广富. 控制与决策. 2011(06)
[8]Floquet-based design and control approach to spacecraft formation flying in libration point orbits[J]. MENG YunHe, ZHANG YueDong & DAI JinHai College of Aerospace and Material Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China. Science China（Technological Sciences）. 2011(03)
[9]平动点轨道的动力学与控制研究综述[J]. 徐明. 宇航学报. 2009(04)
[10]星际高速公路技术及其在夸父计划中的应用[J]. 胡少春,刘一武,孙承启. 空间控制技术与应用. 2008(06)
博士论文
[1]连续小推力作用下航天器机动轨道设计[D]. 孙冲.西北工业大学 2017
[2]执行器故障下系统的鲁棒自适应容错控制研究[D]. 范玲玲.北京交通大学 2017
[3]太阳帆航天器动力学与控制研究[D]. 朱敏.中国科学技术大学 2016
[4]电动帆航天器动力学、控制及轨迹优化研究[D]. 霍明英.哈尔滨工业大学 2015
[5]太阳帆航天器轨道和姿态耦合设计与优化[D]. 钱航.中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心) 2015
[6]基于连续小推力的航天器轨道设计与控制方法研究[D]. 王功波.国防科学技术大学 2011
[7]太阳帆航天器姿态控制与轨迹优化研究[D]. 张洋.中国科学技术大学 2010
[8]太阳帆航天器动力学与控制研究[D]. 龚胜平.清华大学 2009
硕士论文
[1]电动太阳风帆地球同步日心悬浮轨道编队控制研究[D]. 陈宇坤.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于观测器的航天器执行机构故障诊断与容错控制技术研究[D]. 陈振朋.哈尔滨工业大学 2015
[3]太阳帆航天器轨道动力学与控制研究[D]. 张辉.中国科学技术大学 2014
本文编号：3071180
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
在轨展开后的NanoSail-D2号太阳帆(上),IKAROS号太阳帆(下左)和LightSail1号太阳帆(下右)
己经超出了电推进系统的能力范围，但是可以通过中等性能的太阳帆实现。１９９６??年，ＮＡＳＡ、ＤｏＤ和Ｎ０ＡＡ联合推出了?Ｇｅｏｓｔｏｒｍ?Ｗａｒｎｉｎｇ任务计划１气预期使??用太阳帆航天器将探测设备送至距离地球约０．０２ＡＵ处的点（见图１．４），??并为其设计了尺寸为７６．３ｍｘ７６．３ｍ的高性能太阳帆。该距离使得太阳活动预警??时间提升了一倍。２０１１年，ＮＡＳＡ联合Ｌ’Ｇａｒｄｅ公司为ｓｕｂ－Ａ点任务推出了新??＾?Ｃｏｒｏｎａｌ?Ｍａｓｓ??ｆ?＼?Ｅｊｅｃｔｉｏｎ?（ＣＭＥ）??Ｓｕｎ?ＪＢＨ９Ｂ?Ｓｏｌａｒ?ｒａｄｉｏ?ｄｉｓｋ??／?Ｈａ｜°〇ｒｂｉｔ??０．０２ＡＵ??图１．４?Ｇｅｏｓｔｏｒｍ?Ｗａｒｎｉｎｇ任务概念图??１０??
第１章绪论ｕｎｊａｍｍｅｒ太阳帆，其尺寸为３８ｍｘ３８ｍ，总重为３２ｋｇ［７４Ｉ。Ｓｕｎｊａｍｍｅｒ是界上已研制完成的最大太阳帆，且已经顺利完成地面展开试验（见图１．５）年，ＤＬＲ联合ＥＳＡ推出了又一个点太阳帆任务，其设计的太阳ａｍｅｒ－３尺寸达到６５ｍｘ６５ｍ，而总质量仅为ｌｌＯｋｇｌ７５】。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动帆改进推力模型及深空探测性能分析[J]. 霍明英,齐乃明,刘宇飞,曹世磊,叶炎茂. 动力学与控制学报. 2018(02)
[2]《2016中国的航天》白皮书[J]. 中国航天. 2017(01)
[3]姿态角幅值约束下的太阳帆Lissajous轨道保持控制[J]. 张辉,朱敏,周建亮,王永. 空间科学学报. 2014(06)
[4]嫦娥二号卫星技术成就与中国深空探测展望[J]. 叶培建,黄江川,张廷新,孟林智. 中国科学:技术科学. 2013(05)
[5]滑模控制和自抗扰控制的研究进展(英文)[J]. 夏元清,付梦印,邓志红,任雪梅. 控制理论与应用. 2013(02)
[6]嫦娥二号日地拉格朗日L2点探测轨道设计与实施[J]. 吴伟仁,崔平远,乔栋,黄江川. 科学通报. 2012(21)
[7]航天器执行机构部分失效故障的鲁棒容错控制[J]. 肖冰,胡庆雷,马广富. 控制与决策. 2011(06)
[8]Floquet-based design and control approach to spacecraft formation flying in libration point orbits[J]. MENG YunHe, ZHANG YueDong & DAI JinHai College of Aerospace and Material Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China. Science China（Technological Sciences）. 2011(03)
[9]平动点轨道的动力学与控制研究综述[J]. 徐明. 宇航学报. 2009(04)
[10]星际高速公路技术及其在夸父计划中的应用[J]. 胡少春,刘一武,孙承启. 空间控制技术与应用. 2008(06)
博士论文
[1]连续小推力作用下航天器机动轨道设计[D]. 孙冲.西北工业大学 2017
[2]执行器故障下系统的鲁棒自适应容错控制研究[D]. 范玲玲.北京交通大学 2017
[3]太阳帆航天器动力学与控制研究[D]. 朱敏.中国科学技术大学 2016
[4]电动帆航天器动力学、控制及轨迹优化研究[D]. 霍明英.哈尔滨工业大学 2015
[5]太阳帆航天器轨道和姿态耦合设计与优化[D]. 钱航.中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心) 2015
[6]基于连续小推力的航天器轨道设计与控制方法研究[D]. 王功波.国防科学技术大学 2011
[7]太阳帆航天器姿态控制与轨迹优化研究[D]. 张洋.中国科学技术大学 2010
[8]太阳帆航天器动力学与控制研究[D]. 龚胜平.清华大学 2009
硕士论文
[1]电动太阳风帆地球同步日心悬浮轨道编队控制研究[D]. 陈宇坤.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于观测器的航天器执行机构故障诊断与容错控制技术研究[D]. 陈振朋.哈尔滨工业大学 2015
[3]太阳帆航天器轨道动力学与控制研究[D]. 张辉.中国科学技术大学 2014
本文编号：3071180
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