常值推力下相对运动轨迹规划方法研究
发布时间：2021-03-30 05:55
编队飞行是当今小卫星的发展趋势,构形重构是编队飞行的关键技术之一。编队飞行卫星构形重构过程本质上是一个相对运动轨迹规划问题。本文针对常值小推力作用下,能量最优的构形重构问题进行研究,主要研究内容如下:首先,基于螺旋运动理论,以对偶四元数为工具,对于姿态和轨道,分别考虑重力梯度力矩和J2项摄动的影响和建立了编队飞行卫星相对运动姿轨耦合动力学模型。分析了姿轨耦合产生的原因,并通过仿真对比给出了姿轨耦合的影响。然后,利用有限傅里叶级数方法对常值推力条件下能量最优构形重构过程的相对运动轨迹进行了快速设计,得到了转移轨迹解析解。并与高斯伪谱法进行了对比,验证了求解结果的正确性,也反映了该方法的快速性和有效性。接下来,对常值推力作用下构形重构问题进行了研究。因为只有一个推力器,所以只能通过规划姿态,调整推力方向,来实现构形变换。该部分以上一部分的结果来生成期望姿态曲线的初始估计,最后利用Legendre伪谱法成功求解了该问题。最后,利用间接法对该问题进行了求解。利用极大值原理推导给出了最优控制输入的表达式。给出了状态方程和协态方程的基本解阵。在此基础之上证明了协态变量初值满足...
【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】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Landsat-7（2）美国空军实验室-TechSat21计划
图 1-3 Techsat-21（3）欧空局（ESA）激光干涉仪空间天线（ELISA）激光干涉空间天线（Laser Interferometer Space Antenna，LISA）是一个美国国家航空航天局（NASA）和欧洲空间局（ESA）合作的引力波探测计划LISA 包含三个相同的航天器，其飞行构形是一个边长为 500 万千米的等边角形。LISA 位于与地球相同的日心轨道上，并且 LISA 与太阳的连线，和地与太阳的连线之间的夹角为 20°，这样可以减少由于地球引力所造成的影响
图 1-3 Techsat-21（3）欧空局（ESA）激光干涉仪空间天线（ELISA）激光干涉空间天线（Laser Interferometer Space Antenna，LISA）是一个美国国家航空航天局（NASA）和欧洲空间局（ESA）合作的引力波探测计划LISA 包含三个相同的航天器，其飞行构形是一个边长为 500 万千米的等边角形。LISA 位于与地球相同的日心轨道上，并且 LISA 与太阳的连线，和地与太阳的连线之间的夹角为 20°，这样可以减少由于地球引力所造成的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星集群系统的应用现状与发展动态[J]. 闻新. 人民论坛·学术前沿. 2018(12)
[2]基于傅里叶级数的小推力航天器快速轨迹设计[J]. 曾奎,耿云海,陈炳龙. 自动化学报. 2016(11)
[3]欧洲成功发射“激光干涉仪空间天线探路者”探测器[J]. 王帅. 国际太空. 2015(12)
[4]最优控制问题的Legendre伪谱法求解及其应用[J]. 徐少兵,李升波,成波. 控制与决策. 2014(12)
[5]电火箭星际航行:技术进展、轨道设计与综合优化[J]. 高扬. 力学学报. 2011(06)
[6]基于Legendre伪谱法的远程最优拦截初制导方法[J]. 谭丽芬,闫野,周英,唐国金. 系统工程与电子技术. 2011(06)
[7]连续小推力航天器的深空探测轨道优化方法综述[J]. 李俊峰,蒋方华. 力学与实践. 2011(03)
[8]分布式小卫星系统的技术发展与应用前景[J]. 林来兴. 航天器工程. 2010(01)
[9]飞行器轨迹优化数值方法综述[J]. 雍恩米,陈磊,唐国金. 宇航学报. 2008(02)
[10]小卫星技术发展和应用前景——兼谈卫星设计思想演变[J]. 林来兴. 航天器工程. 2006(03)
博士论文
[1]近圆轨道航天器交会调相自主化与优化方法研究[D]. 赵书阁.北京理工大学 2016
[2]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
[3]编队飞行航天器相对状态的立体视觉测量研究[D]. 韩龙.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]基于终端滑模理论的多航天器编队有限时间姿态协同控制[D]. 程晓梅.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于对偶四元数的航天器相对位姿耦合自适应控制[D]. 方向.哈尔滨工业大学 2015
[3]“TXZ”微小卫星结构优化设计与分析[D]. 王薇.南京航空航天大学 2008
本文编号：3108993
【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】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Landsat-7（2）美国空军实验室-TechSat21计划
图 1-3 Techsat-21（3）欧空局（ESA）激光干涉仪空间天线（ELISA）激光干涉空间天线（Laser Interferometer Space Antenna，LISA）是一个美国国家航空航天局（NASA）和欧洲空间局（ESA）合作的引力波探测计划LISA 包含三个相同的航天器，其飞行构形是一个边长为 500 万千米的等边角形。LISA 位于与地球相同的日心轨道上，并且 LISA 与太阳的连线，和地与太阳的连线之间的夹角为 20°，这样可以减少由于地球引力所造成的影响
图 1-3 Techsat-21（3）欧空局（ESA）激光干涉仪空间天线（ELISA）激光干涉空间天线（Laser Interferometer Space Antenna，LISA）是一个美国国家航空航天局（NASA）和欧洲空间局（ESA）合作的引力波探测计划LISA 包含三个相同的航天器，其飞行构形是一个边长为 500 万千米的等边角形。LISA 位于与地球相同的日心轨道上，并且 LISA 与太阳的连线，和地与太阳的连线之间的夹角为 20°，这样可以减少由于地球引力所造成的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星集群系统的应用现状与发展动态[J]. 闻新. 人民论坛·学术前沿. 2018(12)
[2]基于傅里叶级数的小推力航天器快速轨迹设计[J]. 曾奎,耿云海,陈炳龙. 自动化学报. 2016(11)
[3]欧洲成功发射“激光干涉仪空间天线探路者”探测器[J]. 王帅. 国际太空. 2015(12)
[4]最优控制问题的Legendre伪谱法求解及其应用[J]. 徐少兵,李升波,成波. 控制与决策. 2014(12)
[5]电火箭星际航行:技术进展、轨道设计与综合优化[J]. 高扬. 力学学报. 2011(06)
[6]基于Legendre伪谱法的远程最优拦截初制导方法[J]. 谭丽芬,闫野,周英,唐国金. 系统工程与电子技术. 2011(06)
[7]连续小推力航天器的深空探测轨道优化方法综述[J]. 李俊峰,蒋方华. 力学与实践. 2011(03)
[8]分布式小卫星系统的技术发展与应用前景[J]. 林来兴. 航天器工程. 2010(01)
[9]飞行器轨迹优化数值方法综述[J]. 雍恩米,陈磊,唐国金. 宇航学报. 2008(02)
[10]小卫星技术发展和应用前景——兼谈卫星设计思想演变[J]. 林来兴. 航天器工程. 2006(03)
博士论文
[1]近圆轨道航天器交会调相自主化与优化方法研究[D]. 赵书阁.北京理工大学 2016
[2]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
[3]编队飞行航天器相对状态的立体视觉测量研究[D]. 韩龙.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]基于终端滑模理论的多航天器编队有限时间姿态协同控制[D]. 程晓梅.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于对偶四元数的航天器相对位姿耦合自适应控制[D]. 方向.哈尔滨工业大学 2015
[3]“TXZ”微小卫星结构优化设计与分析[D]. 王薇.南京航空航天大学 2008
本文编号：3108993
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