圆型限制性三体问题相对运动解析研究
发布时间：2021-04-09 10:35
针对圆型限制性三体问题共线平动点附近周期/拟周期轨道下的相对运动问题,提出一种新的、通用的解析研究方法。在周期/拟周期轨道近似解析解的基础上,结合微分修正方法,获得了精确的周期/拟周期轨道。对周期/拟周期轨道的单值矩阵进行分析,同时借鉴Floquet理论核心思想,建立了六个相对运动模态,并将相对运动表示为六个相对运动模态的线性组合,获得了相对运动的近似解析解。最后在地-月系统圆型限制性三体问题下,以L1点作为研究对象,分别以Halo轨道、Lissajous轨道和Lyapunov轨道为参考轨道,对相对运动模态和相对运动进行仿真分析,说明了相对运动模态的正确性以及相对运动近似解析解的有效性。
【文章来源】：宇航学报. 2020,41(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
地-月系统CRTBP下的会合坐标系和L1会合坐标系
相对运动通常涉及两航天器,即目标航天器和追踪航天器。假设目标航天器的运行轨道为地-月L1点附近的一条周期/拟周期轨道,追踪航天器运行在目标航天器附近。故本文相对运动特指,以某个Halo/Lyapunov/Lissajous轨道为参考轨道,研究航天器在此参考轨道附近相对此参考轨道的运动。本文研究相对运动的目的是获得与近地轨道CW方程类似的CRTBP下相对运动的近似解析解。下面以Halo轨道作为目标航天器的运行轨道为例,介绍相对运动的研究方法。
表2 Halo轨道相对运动6个模态初始值Table 2 Initial values of six modes of relative motion with Halo orbit as reference orbit 模态 初始值/DU 模态1 [-0.3334 0.1021 0.0221 -0.8518 0.3615 0.1474 ]T 模态2 [-0.3335 -0.1021 0.0221 0.8517 0.3616 -0.1473 ]T 模态3 [0.1538 0.0002 0.5202 0.0002 -0.8401 0 ]T 模态4 [-0.0001 0.5565 -0.0002 0.5508 0 0.6220]T 模态5 [-0.0006 0.5500 -0.0163 0.4575 -0.0181 -0.6983]T 模态6 [-0.0006 -0.5500 -0.0169 -0.4575 -0.0178 0.6983]T图4表示真实Halo轨道相对运动与反演Halo轨道相对运动的对比。真实相对运动为追踪航天器的轨道数据与目标航天器的轨道数据之差;反演相对运动是由相对运动近似解析解式(32)生成。从图4可以看出,反演相对运动与真实相对运动相一致,虽然由于线性化的原因会不可避免地出现一定的误差,但依然可以说明本方法的有效性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种计算三体问题周期轨道的新方法[J]. 郑越,泮斌峰,唐硕. 宇航学报. 2017(04)
[2]日地平动点编队飞行自抗扰轨道维持控制[J]. 姜春生,王永,李恒年,楼张鹏. 空间控制技术与应用. 2017(01)
[3]日心悬浮轨道航天器编队飞行控制[J]. 张楷田,楼张鹏,王永,程松松. 信息与控制. 2016(01)
[4]深空环境下卫星编队飞行队形重构实时重规划[J]. 黄海滨,马广富,庄宇飞,吕跃勇. 宇航学报. 2012(03)
[5]基于改进PEA的日地L2平动点编队飞行高精度位置保持[J]. 王峰,陈雪芹,张世杰,曹喜滨. 宇航学报. 2011(05)
[6]Motion modeling and formation form analysis of spacecraft near collinear libration points[J]. 崔平远,李鹏,崔祜涛. Journal of Harbin Institute of Technology. 2009(05)
[7]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)
[8]Halo轨道Richardson三阶近似解析解的改进[J]. 卢松涛,赵育善. 宇航学报. 2009(03)
[9]共线平动点的动力学特征及其在深空探测中的应用[J]. 侯锡云,刘林. 宇航学报. 2008(03)
博士论文
[1]拉格朗日点附近编队飞行动力学与控制方法研究[D]. 李鹏.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]基于Halo轨道的航天器编队飞行[D]. 尹军用.清华大学 2006
本文编号：3127469
【文章来源】：宇航学报. 2020,41(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
地-月系统CRTBP下的会合坐标系和L1会合坐标系
相对运动通常涉及两航天器,即目标航天器和追踪航天器。假设目标航天器的运行轨道为地-月L1点附近的一条周期/拟周期轨道,追踪航天器运行在目标航天器附近。故本文相对运动特指,以某个Halo/Lyapunov/Lissajous轨道为参考轨道,研究航天器在此参考轨道附近相对此参考轨道的运动。本文研究相对运动的目的是获得与近地轨道CW方程类似的CRTBP下相对运动的近似解析解。下面以Halo轨道作为目标航天器的运行轨道为例,介绍相对运动的研究方法。
表2 Halo轨道相对运动6个模态初始值Table 2 Initial values of six modes of relative motion with Halo orbit as reference orbit 模态 初始值/DU 模态1 [-0.3334 0.1021 0.0221 -0.8518 0.3615 0.1474 ]T 模态2 [-0.3335 -0.1021 0.0221 0.8517 0.3616 -0.1473 ]T 模态3 [0.1538 0.0002 0.5202 0.0002 -0.8401 0 ]T 模态4 [-0.0001 0.5565 -0.0002 0.5508 0 0.6220]T 模态5 [-0.0006 0.5500 -0.0163 0.4575 -0.0181 -0.6983]T 模态6 [-0.0006 -0.5500 -0.0169 -0.4575 -0.0178 0.6983]T图4表示真实Halo轨道相对运动与反演Halo轨道相对运动的对比。真实相对运动为追踪航天器的轨道数据与目标航天器的轨道数据之差;反演相对运动是由相对运动近似解析解式(32)生成。从图4可以看出,反演相对运动与真实相对运动相一致,虽然由于线性化的原因会不可避免地出现一定的误差,但依然可以说明本方法的有效性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种计算三体问题周期轨道的新方法[J]. 郑越,泮斌峰,唐硕. 宇航学报. 2017(04)
[2]日地平动点编队飞行自抗扰轨道维持控制[J]. 姜春生,王永,李恒年,楼张鹏. 空间控制技术与应用. 2017(01)
[3]日心悬浮轨道航天器编队飞行控制[J]. 张楷田,楼张鹏,王永,程松松. 信息与控制. 2016(01)
[4]深空环境下卫星编队飞行队形重构实时重规划[J]. 黄海滨,马广富,庄宇飞,吕跃勇. 宇航学报. 2012(03)
[5]基于改进PEA的日地L2平动点编队飞行高精度位置保持[J]. 王峰,陈雪芹,张世杰,曹喜滨. 宇航学报. 2011(05)
[6]Motion modeling and formation form analysis of spacecraft near collinear libration points[J]. 崔平远,李鹏,崔祜涛. Journal of Harbin Institute of Technology. 2009(05)
[7]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)
[8]Halo轨道Richardson三阶近似解析解的改进[J]. 卢松涛,赵育善. 宇航学报. 2009(03)
[9]共线平动点的动力学特征及其在深空探测中的应用[J]. 侯锡云,刘林. 宇航学报. 2008(03)
博士论文
[1]拉格朗日点附近编队飞行动力学与控制方法研究[D]. 李鹏.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]基于Halo轨道的航天器编队飞行[D]. 尹军用.清华大学 2006
本文编号：3127469
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