基于绝对偏心率隔离的一点双星共位实现

针对中国2颗静止轨道卫星首次共位的应用需要,研究了一点双星共位的实现问题,提出了一种使用绝对偏心率进行隔离的方法。给出了绝对偏心率隔离的基本方法、约束方程和工程实现的控制策略,并通过工程算例和实际应用情况,验证了该方法的正确性。     

远程交会的可交会区和追踪窗口集设计

文章研究了在时间和燃料约束下实现空间两异面椭圆轨道间远程交会的可交会区、初始目标区和追踪窗口集的确定方法。首先定义了远程交会中可交会区、初始目标区和追踪窗口集的概念。基于双脉冲Lambert交会理论,提出了两异面椭圆轨道间远程交会的可交会区等区域的确定方法;设计了基于Newton-Raphson方法的全局迭代搜索算法,实现了对不同交会时间条件下满足总脉冲约束的以上区域的确定。通过算例仿真,分析了以上区域大小和分布与约束条件之间的关系。结果表明该方法可以快速准确地确定远程交会任务中的可交会区和追踪窗口集,可用于评估交会任务的可行性、执行时机以及交会时间和能耗等,为航天器任务选择和设计提供参考依据。     

考虑非线性模型不确定性的航天器自主交会控制

考虑航天器交会模型不确定性的问题,提出基于一般非线性相对运动方程的自适应控制策略. 针对复杂非线性系统中由外部扰动及目标星轨道参数引起的线性与非线性不确定性问题,通过自适应神经网络对模型结构进行参数化近似. 结合自适应反推技术和李雅普诺夫稳定方法进行自适应控制器设计,能够实现控制目标,保证所得闭环系统的渐近稳定性. 为了探究同时存在模型不确定性和输入约束的情况下航天器相对运动的自适应控制设计,提出辅助控制系统来分析和解决输入约束的影响. 针对相对运动提出的自适应控制策略保证了闭环系统的稳定性,使得模型未知参数的自适应估计满足最终一致有界性. 对不同案例分析比较的数值仿真结果验证了提出控制方法的有效性.     

基于椭圆轨道的绳系卫星伸展及释放过程仿真研究

采用拉格朗日方法建立了基于椭圆轨道的绳系卫星动力学模型，通过模型分析证明面内伸展运动是稳定的．选择匀速和指数型展开控制律对面内伸展运动进行了仿真．给出了子卫星释放后其轨道半长轴及偏心率的计算公式．计算结果表明利用系绳可实现于卫星的轨道机动．     

与非合作目标交会的多约束有限时间最优控制

针对拦截卫星的末端轨道拦截任务,研究了基于状态反馈的轨道控制器设计方法.考虑系统参数不确定性,建立了相对运动模型.同时考虑系统有限时间二次型性能指标、控制输入限幅和极点配置,提出了多约束条件的控制器设计问题并给出了控制器的设计方法.该方法采用线性不等式技术,根据Lyapunov稳定定理推导出控制器存在的充分条件,并将控制器的设计转化为一个凸优化问题进行求解.仿真结果表明,设计的控制器能够使系统稳定,并且能在获得最优系统有限时间性能的同时满足控制输入限幅和极点区域限制.     

实现轨道偏心率协调控制的卫星轨道维持方法

针对太阳同步轨道卫星的轨道捕获和保持中，发动机所提供的周向力会 同时改变轨道半长轴a和偏心率矢量e这一问题。根据卫星拉格朗日运动方程，提出一种轨控策略，半长轴和偏心率控制在双脉冲控制时可同时实现，且一般可以选择一个变轨点在地面测控站范围内。计算结果验证了该轨控方案的有效性。     

航天飞机三维最优再入轨道及气动加热过程

本文应用现代控制理论研究了航天飞行器三维最优再入轨道和与轨道参数密切相关的气动加热过程。文中选择飞行器迎角和倾斜角作为控制变量,以飞行器气动加热率和飞行过载沿轨道积分最小作为优化性能指标,按极大原理导出了最优再入轨道有约束控制的非线性两点边值问题。采用了数值优化法——共振梯度法求解了有升力飞行器的最优再入轨道及其热过程。文中以允许误差法讨论了权系数和罚函数的选取方法;对不同速度范围研究了不同的加热模型,按热平衡方程与优化轨道同步迭代的方法求得了算例数值结果。算例的数值结果与文献[9]的数值是一致的。     

一种基于引力场线性化的制导方法

文章针对航天器连续推力轨道机动过程中各种摄动误差的修正问题,提出了最优补偿系数的引力场线性化闭环制导方法。按照力的性质可将摄动力分为保守摄动力和非保守摄动力。通过对保守摄动力进行简化,给出了力的线性表达式,在此基础上基于引力场线性化方法,将惯性系下航天器受摄运动方程转化为线性形式,推导出了以摄动引起的位置偏差为反馈量的闭环制导加速度的表达式。之后考虑非保守摄动力(也即大气阻力),通过引入补偿系数,并利用遗传算法对补偿系数进行优化,得到修正的闭环制导加速度表达式。文中所提的制导方法可用于各种空间轨道机动过程中摄动误差的修正,以交会为例进行了仿真,结果表明修正后的轨道能够很好地跟踪理想轨道,且交会精度高。     

同平面高低地球轨道气动辅助空间交会

为了实现同平面气动辅助空间交会,首先分析了其必须满足的2个必要条件:轨道转移问题和调相问题。然后分析了同平面HEO-LEO霍曼轨道转移技术及其调相问题。最后通过应用最优控制理论,求解一个典型同平面高轨道向低轨道转移的最优轨迹,确定了OTV在大气作用阶段轨道相角的变化大小。进一步依据空间交会理论得到了同平面HEO-LEO气动辅助空间交会所必须满足的标准相角的计算公式,并分析了气动辅助空间交会的调相问题。最后将霍曼方法和气动辅助方法进行了比较,得出了气动辅助空间交会不但可以节省燃料,而且能够在合理的时间内实现空间交会的结论。     

大型沉井动态优化控制及其信息支持系统

针对大型沉井下沉施工的动态,不确定性和非决定性时变系统的特征,应用现代控制理论,给出了动态优化控制的模型和求解方法,同时针对常规方法监测沉井施工中存在的量和质的障碍,应用数字化监测技术,给出了动态优化控制的实现和支持系统,达到了过程控制、优化控制和目标控制的统一,获得了安全和经济的效果。