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编队构形保持模型预测控制方法研究

宇航学报 2008年第4期29卷 1276-1283页

作者：曹喜滨贺东雷哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

针对多星编队构形保持问题,提出了一种基于模型预测控制的编队构形保持协同控制算法。首先,给出了线性化的、基于相对轨道根数的编队相对运动方程,基于此方程,提出了优化确定多星编队系统构形修正相对运动中心和各个卫星目标修正量的线... 详细信息

针对多星编队构形保持问题,提出了一种基于模型预测控制的编队构形保持协同控制算法。首先,给出了线性化的、基于相对轨道根数的编队相对运动方程,基于此方程,提出了优化确定多星编队系统构形修正相对运动中心和各个卫星目标修正量的线性规划数学模型。然后,在建立离散化状态方程和测量方程的基础上,提出了满足多种约束条件的求解构形保持控制律的混合整数线性规划数学模型。于是,可通过求解上述两个数学规划模型,得到基于模型预测控制的构形保持协同控制算法。最后通过数学仿真验证了算法的有效性和优越性。

关键词：卫星编队构形保持线性规划模型预测控制

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J2摄动下编队构形保持脉冲控制方法

系统仿真学报 2007年第23期19卷 5447-5450页

作者：曹喜滨贺东雷哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

针对卫星编队轨道构形在J2摄动干扰作用下被破坏的问题,给出了两种构形保持脉冲控制策略。首先,分析J2摄动对编队卫星相对轨道要素的影响,即J2摄动使相对升交点赤经、近地点辐角和平近点角产生长期漂移。然后,结合高斯摄动方程,分别设... 详细信息

针对卫星编队轨道构形在J2摄动干扰作用下被破坏的问题,给出了两种构形保持脉冲控制策略。首先,分析J2摄动对编队卫星相对轨道要素的影响,即J2摄动使相对升交点赤经、近地点辐角和平近点角产生长期漂移。然后,结合高斯摄动方程,分别设计了切向加法向脉冲和径向加法向脉冲两种控制方法修正从星升交点赤经、近地点辐角和平近点角的偏差,从而实现卫星编队的构形保持。数值仿真结果表明,两种方法都能够有效地修正编队构形偏差,且采取切向加法向脉冲的构形修正方式更有利于节省燃料消耗。

关键词：卫星编队构形保持 J2摄动相对轨道要素脉冲控制

基于多Agent协商的分布式卫星自主构形保持规划研究

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宇航学报 2008年第2期29卷 517-521页

作者：陈琪锋吴文昭戴金海国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

采用多Agent协商的方式解决动态、复杂的分布式卫星系统构形自主保持规划问题。每颗卫星作为一个Agent,自主地感知相对运动状态、规划自身的最优调整策略并给出其效果、代价、意愿等指标,然后多卫星Agent基于这些指标和既定的规则进行协... 详细信息

采用多Agent协商的方式解决动态、复杂的分布式卫星系统构形自主保持规划问题。每颗卫星作为一个Agent,自主地感知相对运动状态、规划自身的最优调整策略并给出其效果、代价、意愿等指标,然后多卫星Agent基于这些指标和既定的规则进行协商,来决定最终采取的策略。经仿真验证,这种自主式的分布式规划和协同能有效实现相对构形保持,为分布式卫星系统的自主规划提供了有价值的思路。

关键词：分布式卫星系统构形保持规划自主控制 Agent 协商

星载SAR干涉测量中伴随卫星编队构形保持与姿态控制的协同

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系统仿真学报 2006年第9期18卷 2604-2608页

作者：孟云鹤李连军戴金海国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

研究星载SAR干涉测量中伴随卫星编队构形保持与姿态控制的协同问题。首先,简介主SAR卫星与伴随卫星编队所构成干涉测量系统的工作原理,当主SAR卫星施加偏航导引补偿多普勒频移时,为实现波束指向同步,伴随编队需进行构形与姿态的协同控... 详细信息

研究星载SAR干涉测量中伴随卫星编队构形保持与姿态控制的协同问题。首先,简介主SAR卫星与伴随卫星编队所构成干涉测量系统的工作原理,当主SAR卫星施加偏航导引补偿多普勒频移时,为实现波束指向同步,伴随编队需进行构形与姿态的协同控制。给出协同控制框架结构图,通过设置轨道协同规划器与姿态协同规划器明确了解决方案;进而从构形规划、姿态规划、构形与姿态协同控制三方面具体地阐述伴随编队的协同控制技术。最后对构形保持、姿态规划和姿态控制进行数值仿真,结果表明伴随编队的协同控制满足波束指向同步要求,所提出的协同控制方案具有可行性。

关键词：卫星编队飞行构形保持姿态控制 SAR干涉测量波束指向同步偏航导引协同控制律

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SCL在分布式卫星构形保持中的应用

装备指挥技术学院学报 2003年第6期14卷 55-59页

作者：崔妍张育林国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073 装备指挥技术学院，北京101416

针对小卫星应用领域中分布式卫星构形保持的问题,介绍了适用于分布式卫星的一种商业软件--航天器控制语言(spacecraft control langugae, SCL)的体系结构和具体应用.基于使用LQR(linear quadratic regulator)方法进行分布式卫星构形保... 详细信息

针对小卫星应用领域中分布式卫星构形保持的问题,介绍了适用于分布式卫星的一种商业软件--航天器控制语言(spacecraft control langugae, SCL)的体系结构和具体应用.基于使用LQR(linear quadratic regulator)方法进行分布式卫星构形保持的问题,提出了构形保持中使用SCL将控制力模糊化实现控制的方法;通过仿真比较得出,2种方法的控制效果相当,但后者更易于在实际控制中实现;仿真验证了在模型存在误差及推进器发生故障的情况下,使用这种控制方法的可行性,为使用SCL开发嵌入式控制系统打下了基础.

关键词： SCL 分布式卫星航天器控制语言 LQR 构形保持专家系统模糊控制

基于拉格朗日系统中约束力思想的编队卫星构形非线性控制方法

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中国科学（E辑） 2009年第10期39卷 1551-1557页

作者：杏建军雷勇军程文科唐国金中南大学航空航天学院长沙410073 国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

借鉴经典动力学中约束力的思想,提出了一种编队卫星构形精确保持的非线性控制方法.该方法首先将非线性和摄动条件下编队卫星构形保持问题转换为带有完整约束的拉格朗日动力学系统,然后将问题转换为一组微分代数方程,通过求解微分代数方... 详细信息

借鉴经典动力学中约束力的思想,提出了一种编队卫星构形精确保持的非线性控制方法.该方法首先将非线性和摄动条件下编队卫星构形保持问题转换为带有完整约束的拉格朗日动力学系统,然后将问题转换为一组微分代数方程,通过求解微分代数方程,确定编队卫星构形保持的非线性控制律.由于借鉴了约束力的思想,该方法自然地利用了编队卫星动力学系统的力学特性,具有节省能量和高精度的特点.通过对线性和非线性条件下空间圆编队卫星构形保持问题的仿真,验证了提出的非线性控制方法的这些特性.

关键词：卫星编队构形保持非线性控制拉格朗日系统约束力

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一种基于约束力的鲁棒的编队卫星构形非线性控制方法

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中国科学：技术科学 2011年第9期41卷 1190-1196页

作者：杏建军唐国金程文科雷勇军中南大学航空航天学院长沙410083 国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

提出了一种基于约束力思想的鲁棒的编队卫星构形精确保持的非线性控制方法.该方法首先将非线性和摄动条件下编队卫星构形保持问题转换为带有完整约束的拉格朗日动力学系统,然后将问题转换为一组微分代数方程,通过求解微分代数方程,确定... 详细信息

提出了一种基于约束力思想的鲁棒的编队卫星构形精确保持的非线性控制方法.该方法首先将非线性和摄动条件下编队卫星构形保持问题转换为带有完整约束的拉格朗日动力学系统,然后将问题转换为一组微分代数方程,通过求解微分代数方程,确定编队卫星构形保持的非线性控制律.针对微分代数方程传统求解方法对误差敏感,相应的约束力控制法鲁棒性差的缺点,提出了编队卫星构形约束违约修正的方法,通过适当地选择违约修正因子,有效地抑制了编队卫星初始化、参考卫星轨道确定、相对动力学建模等误差的影响,提高了约束力控制法的鲁棒性。

关键词：卫星编队构形保持非线性控制拉格朗日系统约束力鲁棒性

一种基于约束力的编队卫星构形非线性控制方法研究

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一种基于约束力的编队卫星构形非线性控制方法研究

中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十三届学术年会

作者：杏建军雷勇军程文科唐国金中南大学航空航天学院国防科技大学航天与材料工程学院

借鉴经典动力学中约束力的思想,提出了一种鲁棒的编队卫星构形精确保持的非线性控制方法。该方法首先将非线性和摄动条件下编队卫星构形保持问题转换为带有完整约束的拉格朗日动力学系统,然后将问题转换为一组微分代数方程,通过求解微... 详细信息

借鉴经典动力学中约束力的思想,提出了一种鲁棒的编队卫星构形精确保持的非线性控制方法。该方法首先将非线性和摄动条件下编队卫星构形保持问题转换为带有完整约束的拉格朗日动力学系统,然后将问题转换为一组微分代数方程,通过求解微分代数方程,确定编队卫星构形保持的非线性控制律。由于借鉴了约束力的思想,该方法自然地利用了编队卫星动力学系统的力学特性,具有节省能量和高精度的特点。

关键词：卫星编队构形保持非线性控制拉格朗日系统约束力

来源： cnki会议评论

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航天器集群飞行维持与控制方法研究

航天器集群飞行维持与控制方法研究

作者：石永峰国防科学技术大学

学位级别：硕士

近年来,航天器集群化部署和协同完成空间任务,已经成为降低空间力量成本、增强空间力量生存能力和加快反应能力的重要方向。本文针对航天器集群松散相伴飞行和集群严格构形保持两个问题,结合航天动力学和控制理论,开展了相关研究。本文... 详细信息

近年来,航天器集群化部署和协同完成空间任务,已经成为降低空间力量成本、增强空间力量生存能力和加快反应能力的重要方向。本文针对航天器集群松散相伴飞行和集群严格构形保持两个问题,结合航天动力学和控制理论,开展了相关研究。本文研究的主要内容以及取得的成果如下:一、从地球非球形带谐项摄动和大气阻力摄动的特点出发,研究了基于升交点赤经匹配的保持航天器间相对距离长期有界的初始条件,并进行了数值仿真,结果表明该初始条件可以实现航天器集群长期相伴飞行的目的。二、根据对航天器平均轨道摄动理论的分析,表明相对距离的变化趋势取决于两航天器平均轨道半长轴a之间的差值符号。通过匹配平均轨道根数,研究了通过改变平均轨道半长轴大小关系改变航天器间相对距离的变化趋势,实现长期相伴飞行的方法,并开展了数值仿真验证。三、研究了在J2摄动影响下,航天器轨道半径大小的变化范围,以此为出发点,介绍了两航天器间相对距离周期性变化的充分条件。在两航天器共赤道面的情况下,研究了施加单次冲量控制以实现相对距离长期有界的方法,极大减少了控制次数。四、针对集群严格构形控制,研究了虚拟弹簧阻尼网络方法。集群中的各航天器通过虚拟弹簧阻尼器相互连接,通过期望相对运动构形来设定虚拟弹簧的原长。利用线性动力学模型,假设拓扑结构连通且稳定,基于代数图论的理论知识对闭环控制系统的稳定性条件进行了分析。数值仿真表明,集群通过虚拟弹簧阻尼网络控制可有效建立并保持期望构形。

关键词：航天器集群飞行轨道动力学与控制构形保持