面向轨道位置保持的故障模式下电推力器布局设计优化

发布时间：2024-02-27 08:41

　　为进一步提高故障模式下地球静止轨道卫星的位置保持效率,提出一种故障模式下电推力器布局设计优化方案。首先针对电推力器的小推力特性,建立了故障模式下电推力器位置保持模型;然后以电推力器安装位置、开机赤经和开机时长为设计变量,以位置保持燃料消耗最小为目标,考虑位置保持精度等约束,建立了故障模式下电推力器布局设计优化模型,并通过遗传算法与序列二次规划方法进行求解;最后通过某故障模式下地球静止轨道卫星电推力器布局设计优化实例进行仿真验证,优化结果表明,基于优化布局的位置保持燃料消耗相比于初始布局减少了41.9%,验证了故障模式下电推力器布局设计优化方案的有效性与工程实用性。 

【文章来源】：无人系统技术. 2020,3(05)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

故障模式下电推力器布局

一个完整的位置保持周期是14天，由1个为期2天的轨道确定周期和6个为期2天的小控制周期组成。其中，在轨道确定周期内测定卫星当前的轨道根数，在小控制周期内实现卫星的GEO定点位置保持。在完备模式下，4台电推力器可以依次在升降交点开机以最大化位置保持效率，并有效实现GEO定点位置保持。但在故障模式下，有2台电推力器不能正常用于卫星位置保持，剩余2台电推力器依次在升降交点开机不能有效抵消摄动的影响，因此必须找到电推力器合适的开机位置。本研究采用文献[11]中提出的位置保持控制策略，即在每个小控制周期内，电推力器1和4各开机两次，电推力器1开机赤经分别在0°～90°和90°～180°区间内，电推力器4开机赤经分别在180°～270°和270°～360°区间内，电推力器开机赤经如图2所示，通过优化电推力器的开机赤经和开机时长，来实现GEO定点位置保持。电推力器在上述的赤经范围内开机，把产生的速度增量代入式（2），可得电推力器开机造成的经度漂移率改变量如式（9）所示：

通过优化，可以得到电推力器开机赤经和速度增量示意图如图4所示，经度曲线和纬度曲线如图5和图6所示，优化前后电推力器的安装位置对比如表3所示，优化前后电推力器布局示意图如图7所示。图5 经度曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能电推进系统的发展及在GEO卫星平台中的应用[J]. 任亚军,王小永.  真空与低温. 2018(01)
[2]基于电推力器进行南北位置保持的一种地球同步轨道注入参数方法[J]. 周亮,韩冬,崔振江,马雪.  空间控制技术与应用. 2017(06)
[3]GEO卫星电推力器安装位置优化研究[J]. 李强,周志成,袁俊刚,王敏.  航天器工程. 2016(04)
[4]GEO电推进卫星轨道漂移策略研究[J]. 赵义平,李峰,经姚翔,李大伟.  航天器工程. 2016(04)
[5]全电推进GEO卫星平台发展研究[J]. 周志成,高军.  航天器工程. 2015(02)

硕士论文
[1]地球同步卫星转移轨道设计与在轨保持方法研究[D]. 刘宇鑫.北京理工大学 2016



本文编号：3467574