利用高斯型方程进行卫星轨道机动仿真

在分析飞行器在连续力作用下的运动时,目前常用Hill模型,但Hill模型仅适用于短距离内短时间内飞行器机动问题.高斯(Gauss)模型作为一个研究绕动力作用下飞行器轨道变化的有效分析工具,可用于有限推力长时间作用下的轨道变化分析.从Gauss模型的基本形式推导出Gauss模璎的无奇点方程,并从理论角度和仿真计算方面分析了外力的大小、方向对轨道机动结果的影响以及轨道的偏心率、平近点角对轨道机动的影响.结果证明采用数值方法可以有效解决Gauss模型求解困难的问题,Gauss型模型用于轨道机动分析具有很好的普适性.     

空间站科学实验的定向要求

空间站的科学实验及其应用研究对空间站提出了特殊定向要求,它必将影响空间站的设计。这些要求可分为四类,它们可利用空间站的核心部分、框架系统或与之毗邻的自由飞行器或平台来实现。文中用定向精度与跳动量的关系曲线确定了具体定向要求的种类。对组合式自由飞行器,利用能量接近原理,根据航天器与星上推进系统的质量比可区别近地和远地轨道。根据邻近轨道尺寸变化和轨道平面夹角变化而确定的边界条件分别为5,000km和7.6°。     

基于混合粒子群算法的远程机动轨道优化设计

研究了粒子群算法在空间飞行器连续推力轨道机动最优化问题.为优化空间飞行器轨道,给出了空间飞行器轨道机动最优化控制问题模型,运动方程用地心惯性坐标系下建立;性能指标选为轨道机动过程中时间最小;控制变量为推力攻角;终端状态受到位置和速度的约束.针对粒子群算法的缺点,提出混合粒子群算法,即将全局寻优能力强的粒子群算法和局部寻优能力强的非线性规划相结合,以提高算法的搜索精度和收敛速度.并将其应用于连续推力空间飞行器轨道机动优化之中.仿真表明混合粒子群算法对于空间飞行器远程机动轨道初始参数取值不敏感,具有一定的鲁棒性,生成的轨道能够较好地满足各种约束条件,并可以应用于空间飞行器连续推力轨道最优机动问题的求解.     

未来用于地球观测的空间站

根据建立空间站的计划来看,空间站主要有三种:(1)轨道倾角为28.5°的低空间载入空间站;(2)轨道与前者相同的不载人空间站,仪器设备发生故障时将人运送到空间站进行修理或交换;(3)近极轨道的太阳同步不载人空间站,仪器设备发生故障,也是派人去修理或更换。前两种空间站不适用于地球观测,本文着重介绍第三种空间站。正确设计第三种空间站的轨道参数,分     

航天工程领域的系统辨识

伴随人类在航天领域的活动不断拓宽以及航天应用的日趋多样化，要求从人造卫星、轨道服务飞行器到空间平台、空间站等空间基础设施都必须是多功能、高性能化的系统。这些空间基础设施，比如由美国牵头，有美、俄、欧空局(ESA)、日本、加     

实用空间站的自主问题

永久性低轨道空间站有效运行的设计方案要考虑自主问题,这种设计方法与其它空间系统所用的设计方法绝然不同。空间站长期实际支持对空间部分所要求的自主程度,比以往“阿波罗”飞船和航天飞机这类载人计划更高。由于空间站上有乘员,因而与不载人的卫星相比,更应该强调系统的安全性和完善性,同时,应该注意发挥乘员有效参与空间部分工作后所能发挥的潜力。本文着重从制导、导航和控制功能角度,论述有关空问站自主的一些重大设计问题。     

航天飞行器在共面多轨道间的机动规划方法研究

针对同时受时间与燃料约束的航天飞行器多轨道间机动问题,研究了两类变轨机动方式四种特殊情况的边界问题.考虑机动、路径和燃料约束构建了以最短总机动时长为目标的规划模型,设计了基于改进蚁群算法的机动策略寻优算法,提出了一种满足快速机动需求的共面多轨道间机动规划方法.通过算例计算,验证了多轨道间机动规划方法的有效性,得到了在有限时间及有限燃料条件下的最优机动方案.说明了在一定范围内提升变轨速度冲量或选择非开普勒径向机动更有利于航天飞行器快速机动能力的生成.     

交会期间自动变轨飞行器的制导,导航与控制

自动变轨飞行器（ＡＴＶ）是欧洲为阿尔法国际空间站的在轨补给任务而设计的一种后勤变轨飞行器，在ＡＴＶ设计中难度最大的要求是与载人空间站的自主的轨交会能力，ＡＴＶ是欧洲研制的第一个具有这种能力的飞行器。目前，ＡＴＶ正处于研制计划的Ｂ阶段。包括详细设计和首飞模型结构研制的Ｃ／Ｄ阶段计划于１９９７年开始，２００２年首飞，文章集中讨论Ｂ阶段（即确定ＡＴＶ与阿尔法空间站交会期间其制导，导航和控制（ＧＮＣ的功能     

日本后勤支援飞行器与国际空间站的交会策略

日本宇宙事业开发团ＮＡＳＤＡ）正在研制一个为国际空间站提供后勤支援的自动转移飞行器。该飞行器叫作Ｈ－Ⅱ转移飞行器（ＨＴＶ），将用日本Ｈ－Ⅱ火箭的改进型Ｈ－ⅡＡ火箭发射。ＨＴＶ与Ｈ－ⅡＡ火箭分离后，完成长距离的交会过程，包括相位、高度和平在调整机动，现正在为ＨＴＶ设计包括两个椭圆形中间轨 长距离交会过程。长距离交会利用ＧＰＳ导航，在空间站附近，将为最后接近空间站而建立差分ＧＰＳ导航。ＨＴＶ从下方接近     

空间站姿态控制——技术要求与解决方法的综述

低地球轨道永久性载人空间站已成为美国下一个主要的空间目标。NASA和工业界巳经开始对空间站及其主要部件进行深入的研究。空间站姿态控制和稳定分系统是整个系统中的一个重要部分。本文将论述那些在选择控制技术和分系统硬件之前必须作出的重要决策。此外还将讨论一些与此有关的计划,以便在新的控制技术成熟时就能引用。这是一个重要的问题,因为没有这样一个计划,系统逐渐过时将成为空间站长期运行的主要障碍。     

空间站轨道保持姿态控制

本文叙述在轨道助推期间以及用推力器进行姿态控制和/或动量控制期间空间站姿态控制的一些情况和考虑。扼要地叙述轨道助推的情况,包括变速制导方案选择。讨论空间站推力器运行的一些特殊问题,这些问题是由轨道上空间站形状变化、结构挠性和长寿命引起的。叙术推力器故障情况下的一些考虑。介绍了推力器广义点火逻辑,并讨论了推力器运行期间控制力矩陀螺的运行。     

工程试验卫星7号的自动交会对接系统

日本航天局（ＮＡＳＤＡ）正在研究Ｈ－Ⅱ无人轨道飞机（ＨＯＰＥ）和Ｈ－Ⅱ转移飞行器（ＨＴＶ），经们将用于国际空间站（ＩＳＳ）进行后勤支持。交会对接（ＲＶＤ技术是ＨＯＰＥ、ＨＴＶ、轨道服务飞行器（ＯＳＶ）和月球探测器等航天顺完成各种空间活动的不可缺少的技术，目前正在研制的工程试验卫星－７（ＥＴＳ－Ⅱ）就是一琪无人自动ＲＶＤ系统的在轨演示计划，本文介绍ＲＶＤ系统的基本概念，ＥＴＳ－ⅦＲＶＤ在轨试验计划和     

空间站长期控制计划

NASA目前正在开展未来空间站的方案研究工作。空间站预定寿命很长,在这期间它必须执行导航、制导和控制功能。本文首先介绍美国空间飞行器的有关发展史,然后以自主工作为战略目标探讨空间站实现长期运行的技术,最后介绍一种研制方案。     

激光清除宇宙垃圾和小行星

美国航空和宇航局(NASA)计划在最近几年进行一项名为激光宇宙"扫帚"的试验,激光"扫帚"的主任务是清除国际空间站附近的各种宇宙垃圾或小行星.几十年来由于各国向太空发射卫星,在近地空间中已有几百万块碎片在环绕地球飞行,形成了所谓的宇宙垃圾.其中许多是无害的小尘粒,但是体积较大的碎片会对国际空间站的运行造成严重的损害.随着国际空间站建造和运行的积极展开,清除近地轨道上的宇宙垃圾已成了一项急待解决的问题.须知近地空间早已被严重"污染",而随着国际空间站体积的不断增大,它与宇宙垃圾或小行星碰撞的几率也在不断增大.     

空间站柔性电池翼在轨载荷计算及分析

为了保证空间站正常运行所需要的大量能源及发射入轨时的较小重量代价,我国空间站采用大面积柔性电池翼的设计方案.大柔性电池翼因其结构复杂且频率极低,在轨运行时又要承受多次大机动过程产生的载荷,各承力组件的强度校核和参数设计成为影响整个空间站任务成败的重要环节.本文从工程应用角度出发建立了空间站柔性电池翼的线性简化模型,计算并分析了柔性电池翼在轨大机动过程中各关键组件的载荷,计算结果可对大柔性电池翼的强度校核和减重设计起到一定指导作用.     

空间站零燃料姿态机动仿真系统设计与实现

采用控制力矩陀螺实现的姿态机动,无需消耗燃料,被称为零燃料姿态机动。为研究零燃料姿态机动,设计并实现了空间站零燃料姿态机动数值仿真系统,考虑了陀螺框架角速度限制等工程约束,引入了姿态敏感器、陀螺框架角等误差因素;对规划的姿态机动路径进行仿真,通过验证陀螺是否发生饱和,判断机动路径的可行性。数值仿真结果表明,通过控制器设计,数值仿真系统满足姿态控制精度和稳定性的要求,可作为空间站零燃料大角度姿态机动路径规划结果的仿真验证平台。     

对地观测小卫星轨道机动仿真研究

针对我国对地观测小卫星的轨道机动任务要求,该文设计了轨道机动的软件模块和主要程序.该套软件设计的目的是为了能使卫星在最短的时间内由平时轨道机动到战时轨道.该套软件根据卫星轨道调整前后的轨道参数特点和轨道调整后的星下点轨迹要求,确定机动时间,将调整轨道半长轴与微调星下点轨迹结合起来,在最短时间内完成轨道调整任务.最后根据某对地观测小卫星的任务和技术指标要求,仿真其轨道机动过程.仿真结果表明,该系统具有很高的实用价值.     

一种空间飞行器的多目标机动策略模型

为了满足航天器对多目标轨道飞行机动方式和机动策略的要求,在轨道动力学基础上,时机动性能进行分析和解算,对可行的机动轨道进行了评估,提出了针对特定空间区域的轨道机动策略集,提出用控制域作为空间机动平台的导航、制导参考模型.仿真结果表明,该方法简单有效,模型的参考意义强.     

倾转旋翼飞行器最优推力矢量控制

最优控制中的线性状态调节器对于一个易受外界扰动的系统来说具有十分重要的作用。飞行器在飞行过程中经常会受到风之类的外界扰动,使其偏离正常运行轨道,因此在设计飞行器的时候,考虑滚动通道和偏行通道的状态反馈调节器对于飞行器的正常飞行来说具有十分重要的意义。基于此,该文对最新发展的双发倾转旋翼飞行器进行了研究,通过建立其数学模型,分析设计了旋翼飞行器的滚动通道和偏行通道的线性状态控制器,最优飞行控制给出了倾转旋翼飞行器的最优矢茸推力控制。分析结果表明：该飞行器具有节省动力能源,机动性能好以及抗干扰能力强等优点。计算机仿真证实丁飞行控制系统的最优性和有效性。     

航天飞机轨道飞行控制系统

本文概述了航天飞机轨道飞行控制系统(FCS)。FCS 在投入轨道和轨道圆化后启用,在离轨制动点火机动之前结束工作。该系统能保证所有轨道任务/有效负荷的运行,有着多种多样的控制选择。本文对轨道 FCS,它的构成,功能,能力,工作模式以及控制选择和性能做了介绍。