航天器非开普勒轨道相对运动研究
发布时间：2021-04-26 04:10
21世纪以来,随着航天技术的快速发展,人类在空间活动中的探测距离越来越远,燃料逐渐成为深空探测任务能否顺利完成的关键因素。近些年,人们提出以太阳帆和电动帆为代表的新兴航天器,分别由太阳光压和太阳风动能作为动力源而不消耗任何推进剂,因此非常适用于深空探测任务。太阳帆和电动帆的出现使得航天器可以运行在非开普勒轨道上,能够为通信中继、空间物理研究和天文观测等空间科学任务提供理想平台,引起了国内外科研机构和专家的重视。本文针对日心悬浮轨道和平动点轨道两大类非开普勒轨道附近的相对运动动力学与控制问题展开研究,主要工作包括:1)太阳帆日心悬浮轨道及其附近的协同编队研究。首先分析了每一类太阳帆圆形日心悬浮轨道及其稳定性。然后对于椭圆的情形,基于反射比调节装置（reflecitvity control device,简称RCD）太阳帆给出了行星同步悬浮轨道的形成条件,以及在最大帆面反射比限制下可行的悬浮轨道参数集。提出将多个太阳帆部署在椭圆悬浮轨道附近进行协同编队,以代数图来表征编队系统的内部通信拓扑。针对状态信息完全可知和无速度测量信息两种典型情况分别提出多太阳帆协同编队的分布式控制策略,使得各太阳...
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 太阳帆及太阳帆编队
1.2.2 电动帆及电动帆编队
1.2.3 平动点附近的编队
1.3 论文的工作与创新点
1.3.1 论文的研究内容
1.3.2 论文的创新点
第二章 太阳帆日心悬浮轨道及其附近的编队
2.1 太阳帆圆形日心悬浮轨道
2.1.1 太阳帆理想光压力模型
2.1.2 太阳帆圆形日心悬浮轨道及其分类
2.1.3 太阳帆圆形日心悬浮轨道稳定性分析
2.2 太阳帆椭圆日心悬浮轨道
2.2.1 基于RCD的太阳帆光压力模型
2.2.2 太阳帆椭圆行星同步悬浮轨道
2.3 日心悬浮轨道附近的太阳帆协同编队
2.3.1 太阳帆编队动力学模型
2.3.2 代数图论基础
2.3.3 相对状态完全可知的协同编队
2.3.4 无相对速度测量的自适应协同编队
2.3.5 仿真验证
2.4 小结
第三章 电动帆日心悬浮轨道及其附近的编队
3.1 电动帆圆形日心悬浮轨道
3.1.1 电动帆简化推力模型
3.1.2 电动帆圆形日心悬浮轨道
3.2 电动帆椭圆日心悬浮轨道
3.2.1 电动帆数值拟合推力模型
3.2.2 电动帆几何解析推力模型
3.2.3 电动帆椭圆行星同步悬浮轨道
3.3 日心悬浮轨道附近的电动帆协同编队
3.3.1 电动帆编队动力学模型
3.3.2 通信拓扑图为无向时的协同编队
3.3.3 通信拓扑图为有向时的协同编队
3.3.4 仿真验证
3.4 小结
第四章 日心悬浮轨道之间的相对运动
4.1 圆形日心悬浮轨道之间的相对运动
4.1.1 圆形日心悬浮轨道要素
4.1.2 参数化相对运动模型
4.1.3 频率非通约相对运动边界值
4.1.4 频率通约相对运动边界值
4.2 椭圆日心悬浮轨道之间的相对运动
4.2.1 椭圆日心悬浮轨道要素
4.2.2 参数化相对运动模型
4.2.3 频率非通约相对运动边界值
4.2.4 频率通约相对运动边界值
4.2.5 仿真验证
4.3 近距离编队飞行几何特性
4.3.1 相对运动近似模型
4.3.2 小偏心率参考轨道编队飞行构形
4.3.3 编队飞行相对运动边界值
4.3.4 仿真验证
4.4 小结
第五章 平动点附近连续小推力航天器的自适应协同编队
5.1 圆形限制性三体问题
5.1.1 动力学模型
5.1.2 平动点位置及稳定性分析
5.2 平动点附近的Halo轨道
5.2.1 平动点轨道近似周期解
5.2.2 微分修正算法求解Halo轨道
5.2.3 Halo轨道的傅里叶级数近似
5.3 基于连续小推力的自适应协同编队
5.3.1 问题描述
5.3.2 无相对速度测量的自适应协同编队
5.3.3 存在质量不确定性的自适应协同编队
5.3.4 仿真验证
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来研究展望
参考文献
附录
致谢
在学期间主要学术成果
本文编号：3160708
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 太阳帆及太阳帆编队
1.2.2 电动帆及电动帆编队
1.2.3 平动点附近的编队
1.3 论文的工作与创新点
1.3.1 论文的研究内容
1.3.2 论文的创新点
第二章 太阳帆日心悬浮轨道及其附近的编队
2.1 太阳帆圆形日心悬浮轨道
2.1.1 太阳帆理想光压力模型
2.1.2 太阳帆圆形日心悬浮轨道及其分类
2.1.3 太阳帆圆形日心悬浮轨道稳定性分析
2.2 太阳帆椭圆日心悬浮轨道
2.2.1 基于RCD的太阳帆光压力模型
2.2.2 太阳帆椭圆行星同步悬浮轨道
2.3 日心悬浮轨道附近的太阳帆协同编队
2.3.1 太阳帆编队动力学模型
2.3.2 代数图论基础
2.3.3 相对状态完全可知的协同编队
2.3.4 无相对速度测量的自适应协同编队
2.3.5 仿真验证
2.4 小结
第三章 电动帆日心悬浮轨道及其附近的编队
3.1 电动帆圆形日心悬浮轨道
3.1.1 电动帆简化推力模型
3.1.2 电动帆圆形日心悬浮轨道
3.2 电动帆椭圆日心悬浮轨道
3.2.1 电动帆数值拟合推力模型
3.2.2 电动帆几何解析推力模型
3.2.3 电动帆椭圆行星同步悬浮轨道
3.3 日心悬浮轨道附近的电动帆协同编队
3.3.1 电动帆编队动力学模型
3.3.2 通信拓扑图为无向时的协同编队
3.3.3 通信拓扑图为有向时的协同编队
3.3.4 仿真验证
3.4 小结
第四章 日心悬浮轨道之间的相对运动
4.1 圆形日心悬浮轨道之间的相对运动
4.1.1 圆形日心悬浮轨道要素
4.1.2 参数化相对运动模型
4.1.3 频率非通约相对运动边界值
4.1.4 频率通约相对运动边界值
4.2 椭圆日心悬浮轨道之间的相对运动
4.2.1 椭圆日心悬浮轨道要素
4.2.2 参数化相对运动模型
4.2.3 频率非通约相对运动边界值
4.2.4 频率通约相对运动边界值
4.2.5 仿真验证
4.3 近距离编队飞行几何特性
4.3.1 相对运动近似模型
4.3.2 小偏心率参考轨道编队飞行构形
4.3.3 编队飞行相对运动边界值
4.3.4 仿真验证
4.4 小结
第五章 平动点附近连续小推力航天器的自适应协同编队
5.1 圆形限制性三体问题
5.1.1 动力学模型
5.1.2 平动点位置及稳定性分析
5.2 平动点附近的Halo轨道
5.2.1 平动点轨道近似周期解
5.2.2 微分修正算法求解Halo轨道
5.2.3 Halo轨道的傅里叶级数近似
5.3 基于连续小推力的自适应协同编队
5.3.1 问题描述
5.3.2 无相对速度测量的自适应协同编队
5.3.3 存在质量不确定性的自适应协同编队
5.3.4 仿真验证
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来研究展望
参考文献
附录
致谢
在学期间主要学术成果
本文编号：3160708
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3160708.html
