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多目标多约束组合体与飞船轨道维持优化

宇航学报 2018年第7期39卷 732-739页

作者：陈莉丹谢剑锋李俊峰郝大功清华大学航天航空学院北京100084 北京航天飞行控制中心北京100094

针对天宫二号/神舟十一号任务组合体运行与飞船返回要求,建立了升交点经度、轨道偏心率、指定时刻轨道高度及速度倾角等多目标特征参数的控制方程;根据组合体至飞船撤离准备各阶段的飞行特点,分析了近圆轨道偏心率中长期演化情况以及飞... 详细信息

针对天宫二号/神舟十一号任务组合体运行与飞船返回要求,建立了升交点经度、轨道偏心率、指定时刻轨道高度及速度倾角等多目标特征参数的控制方程;根据组合体至飞船撤离准备各阶段的飞行特点,分析了近圆轨道偏心率中长期演化情况以及飞船返回双脉冲控制量随控制时间的变化规律,提出了通过两次组合体与飞船联合规划来满足不同约束的控制策略;根据撤离后飞船、天宫以及伴星的相对运动关系研究了结合规避控制的飞船双脉冲维持优化控制方案。最后依据神舟十一号任务的飞行过程,设计算例验证了该方法的有效性,具有较好的工程应用价值。

关键词：轨道维持轨迹控制偏心率矢量控制制动点控制规避控制

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超低轨道卫星摄动特性分析及轨道维持方法

国防科技大学学报 2015年第2期37卷 128-134页

作者：温生林闫野易腾国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

针对超低轨道卫星长时间在轨飞行的轨道维持问题,分析了超低轨道平均偏心率矢量变化特性,提出了一种超低轨道维持的控制方法。分析了J2、J3摄动以及大气阻力摄动作用下超低轨道卫星偏心率矢量的变化特性;基于能量守恒原理设计了超低轨... 详细信息

针对超低轨道卫星长时间在轨飞行的轨道维持问题,分析了超低轨道平均偏心率矢量变化特性,提出了一种超低轨道维持的控制方法。分析了J2、J3摄动以及大气阻力摄动作用下超低轨道卫星偏心率矢量的变化特性;基于能量守恒原理设计了超低轨道高度维持的控制策略;通过仿真算例验证了控制策略的有效性。结果表明:在地球非球形引力摄动、大气阻力摄动和速度脉冲作用下超低轨道平均偏心率的变化是稳定的,所设计的轨道维持方法不仅能够实现超低轨道高度维持,确保平均偏心率矢量收敛至平衡位置,且用于轨道维持的燃料消耗合理,能够满足长时间的超低轨道飞行要求。

关键词：超低轨道卫星地球非球形摄动大气阻力轨道维持平均偏心率矢量能量守恒

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晕轨道X射线脉冲星自主导航和轨道维持研究

武汉大学学报（信息科学版） 2014年第3期39卷 258-261页

作者：杨成伟郑建华李明涛高东中国科学院大学北京100190 中国科学院空间科学与应用研究中心北京100190

提出一种利用X射线脉冲星的晕轨道自主导航方法。以高精度星历轨道动力学模型构建晕轨道状态方程,并利用二级微分修正方法获取惯性系下晕轨道的标称轨道。基于微分修正原理,利用X射线脉冲星的导航结果和小推力推进器,对晕轨道探测器进... 详细信息

提出一种利用X射线脉冲星的晕轨道自主导航方法。以高精度星历轨道动力学模型构建晕轨道状态方程,并利用二级微分修正方法获取惯性系下晕轨道的标称轨道。基于微分修正原理,利用X射线脉冲星的导航结果和小推力推进器,对晕轨道探测器进行轨道维持和控制,并以地月系L2点晕轨道为例进行了仿真实验。结果表明,该方法能够有效完成地月系L2点晕轨道探测器的自主导航和轨道维持任务。

关键词：脉冲星自主导航晕轨道微分修正轨道维持

一种IGSO卫星轨道维持时的偏航角调整策略

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中国空间科学技术 2020年第4期40卷 107-112页

作者：崔振季业刘伟杰王春元冯佳佳北京控制工程研究所北京100094 空间智能控制技术重点实验室北京100094

针对倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的轨道维持问题,提出了在轨卫星在各种不同工况及约束下的偏航角调整策略。其目的在于减小偏航角的调整范围以及缩短偏航角调整时间,减小轨道维持过程对卫星业务连续性的影响。分析了偏航角的运动规律,... 详细信息

针对倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的轨道维持问题,提出了在轨卫星在各种不同工况及约束下的偏航角调整策略。其目的在于减小偏航角的调整范围以及缩短偏航角调整时间,减小轨道维持过程对卫星业务连续性的影响。分析了偏航角的运动规律,以及升交点赤经对偏航角的影响。在此基础上,根据轨道维持时升交点赤经的不同、太阳高度角范围、轨道控制的时间约束、交叉点位置约束等不同情况,分别给出了卫星轨道维持时偏航角的调整方法及推力器选择方案。对于交叉点位置在中国境内的卫星,可以使偏航角调整范围不超过45°。此方法可应用于在轨卫星轨道维持管理的实践中。

关键词：倾斜地球同步轨道轨道维持偏航角控制推力器选择调整策略

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Halo轨道维持的线性周期控制策略

航天控制 2008年第3期26卷 13-18页

作者：徐明徐世杰北京航空航天大学宇航学院北京100083

共线型平动点附近的Halo轨道具有指数不稳定性,轨道维持是必不可少的。推导了基于Halo轨道的误差动力学方程,并证明其一阶近似即为线性周期系统。以一次维持的作用时间为离散步长,并通过定常变换,将所得误差动力学化为线性离散定常系统... 详细信息

共线型平动点附近的Halo轨道具有指数不稳定性,轨道维持是必不可少的。推导了基于Halo轨道的误差动力学方程,并证明其一阶近似即为线性周期系统。以一次维持的作用时间为离散步长,并通过定常变换,将所得误差动力学化为线性离散定常系统;则仅需通过极点配置,即可实现Halo轨道镇定。研究结果表明,利用Halo轨道周期性设计的线性周期控制策略,可以满足轨道维持任务的需要。

关键词：平动点 Halo轨道轨道维持线性周期控制

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载人航天器与空间站共轨飞行轨道维持策略

航天器工程 2019年第2期28卷 19-23页

作者：刘欢张柏楠张永中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094

针对载人航天任务中面临的与空间站保持长期共轨飞行的轨道问题,分析了航天器在地球扁率J_2项摄动以及大气阻力摄动作用下,长期共轨飞行航天器半长轴、相位和升交点赤经的变化特性,并设计了仅通过面内调整同时实现面内和面外调整的共轨... 详细信息

针对载人航天任务中面临的与空间站保持长期共轨飞行的轨道问题,分析了航天器在地球扁率J_2项摄动以及大气阻力摄动作用下,长期共轨飞行航天器半长轴、相位和升交点赤经的变化特性,并设计了仅通过面内调整同时实现面内和面外调整的共轨维持的控制策略。通过仿真算例验证了控制策略的有效性,轨道维持的燃料消耗合理。可为我国载人航天器与空间站共轨方案设计提供参考。

关键词：载人航天器空间站共轨轨道地球非球形摄动大气阻力轨道维持

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长期在轨运行卫星的轨道维持技术

航天控制 2006年第3期24卷 35-38页

作者：谌颖何英姿韩冬北京控制工程研究所空间智能控制技术国家级重点实验室北京100080

本文研究近地轨道卫星长期在轨运行的轨道维持问题。轨道维持的任务是将卫星的星下点轨迹保持在设计的参考轨迹附近。近地轨道卫星所受的摄动力包括地球引力摄动、日月摄动、大气阻力摄动和光压摄动等,而影响卫星轨道星下点漂移的主要... 详细信息

本文研究近地轨道卫星长期在轨运行的轨道维持问题。轨道维持的任务是将卫星的星下点轨迹保持在设计的参考轨迹附近。近地轨道卫星所受的摄动力包括地球引力摄动、日月摄动、大气阻力摄动和光压摄动等,而影响卫星轨道星下点漂移的主要因素是大气阻力摄动。本文给出了一种新的卫星轨道维持策略,数学仿真表明了其有效性。

关键词：轨道维持星下点轨迹轨道漂移

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超低轨航天器轨道维持与星下点轨迹控制研究

超低轨航天器轨道维持与星下点轨迹控制研究

作者：王世航哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着人们对于太空环境的不断认知以及技术的发展,超低轨航天器开始受到广泛的关注,超低轨航天器的运行高度在120km～300km之间,通过对超低轨航天器搭载多种有效载荷,例如电子侦察设施、光学成像系统、合成孔径雷达等,可在多种应急作战... 详细信息

随着人们对于太空环境的不断认知以及技术的发展,超低轨航天器开始受到广泛的关注,超低轨航天器的运行高度在120km～300km之间,通过对超低轨航天器搭载多种有效载荷,例如电子侦察设施、光学成像系统、合成孔径雷达等,可在多种应急作战任务中应用,如快速对地侦察、及时获取地面信息、区域应急预警响应等,因此超低轨航天器越来越受到航天大国的关注。研究超低轨的相关技术也成为了重难点问题。本文针对超低轨航天器在轨运行的环境特点以及典型应用,主要研究内容如下:1.研究了超低轨航天器的轨道维持问题,超低轨航天器在轨运行时受到的摄动力主要为地球非球形引力和大气阻力。本文分析了在J摄动和大气阻力摄动下的航天器轨道变化情况,分别采用脉冲方式和连续小推力方式给出了超低轨航天器的轨道维持策略。脉冲方式主要依据轨道根数的偏差获得脉冲大小和施加脉冲的位置;连续小推力方式采用模糊自适应控制逼近大气阻力对航天器能量的改变实现轨道维持。2.研究了超低轨航天器在大气阻力下的星下点轨迹偏移问题,研究了脉冲方式与连续小推力方式的星下点轨迹偏移控制。脉冲方式首先建立常值轨道衰减率下的星下点轨迹偏移建模,考虑半长轴偏差和初始倾角偏差对星下点轨迹偏移的影响,然后利用最小二乘法对平均衰减率进行估计并求解轨道的捕获时刻;连续推力的方式采用相对平均轨道根数来描述星下点轨迹偏移程度,建立了相对平均轨道根数与星下点轨迹偏移的关系,通过李雅普诺夫稳定性理论设计沿航天器轨道坐标系的三轴控制推力加速度,实现星下点轨迹偏移的稳定控制。3.研究了超低轨航天器星下点轨迹设计和调整的问题,为了实现对地面两个目标点的重复观测,设计超低轨回归轨道,通过两个目标地的位置关系以及在坐标系下的矢量关系,建立回归轨道的轨道倾角方程以及升交点赤经的形式,然后设计超低轨航天器的半长轴完成回归轨道的设计;当超低轨航天器需要对某一目标进行临时观测时,需进行星下点轨迹的调整,根据目标点的经纬度约束获得变轨后的轨道半长轴,采用共面双脉冲的霍曼转移方法,节省机动所需的燃料,实现对目标地区的观测。

关键词：超低轨航天器轨道维持星下点轨迹控制脉冲和小推力

交会对接目标飞行器轨道维持用推进剂消耗量的计算与分析

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载人航天 2005年第3期 18-22页

作者：林西强中国载人航天工程办公室

对交会对接目标飞行器轨道维持用推进剂消耗量进行计算分析,计算时考虑了8t级对接目标和寿命延长留轨舱两种目标飞行器,运行轨道考虑了一直运行在较高轨道,一直运行在较低轨道和运行在高-低-高轨道等3种模式,大气密度考虑了高、中、低... 详细信息

对交会对接目标飞行器轨道维持用推进剂消耗量进行计算分析,计算时考虑了8t级对接目标和寿命延长留轨舱两种目标飞行器,运行轨道考虑了一直运行在较高轨道,一直运行在较低轨道和运行在高-低-高轨道等3种模式,大气密度考虑了高、中、低三种情况。计算结果可供制定总体方案参考。

关键词：交会对接目标飞行器轨道维持推进剂消耗