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Parametric formation control of multiple nanosatellites for cooperative observation of China Space Station

Astrodynamics 2024年第1期8卷 77-95页

作者： Hao Zhou Bohan Jiao Zhaohui Dang Jianping Yuan School of Astronautics Northwestern Polytechnical UniversityXi’an710072China National Key Laboratory of Aerospace Flight Dynamics Northwestern Polytechnical UniversityXi’an710072China

This study proposes a parametric formation control method for the cooperative observation of the China Space Station(CSS)using multiple ***,a simplified geometrical model of the CSS is constructed using fundamental solids,such as the capsule body and ***,the spacecraft formation configuration for the observation mission is characterized by a three-dimensional(3D)Lissajous curve using related design parameters under the full-coverage observation requirements of specific parts,such as the CSS connecting section and collision avoidance ***,a double-layer control law is designed for each nanosatellite,in which the upper layer is a distributed observer for recognizing the target formation configuration parameters,and the lower layer is a trajectory-tracking controller to make the nanosatellite converge to its temporary target position calculated from the upper layer’s *** closed-loop control stability is proven under the condition that the communication network topology of the nanosatellite cluster contains a directed spanning ***,the control method is verified by numerical simulation,where the CSS connecting section is selected as the observation target,and ten small nanosatellites are assumed to perform the cooperative observation *** simulation results demonstrate that the double-layer control law is robust to single-point communication failures and suitable for the accompanying missions of large space objects with multiple nanosatellites.

关键词： China Space Station(CSS) cooperative observation parametric formation 3D Lissajous curve double-layer system

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