專利名稱：一種擬周期j2不變相對(duì)軌道編隊(duì)飛行控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種編隊(duì)飛行航天器的控制方法。
背景技術(shù)：
編隊(duì)飛行時(shí)，受限于星間鏈路的有效范圍，編隊(duì)衛(wèi)星之間的相對(duì)位置需要保持在一定范圍之內(nèi)。同時(shí)，位置保持也保證了編隊(duì)衛(wèi)星群的相對(duì)構(gòu)型，避免衛(wèi)星之間的碰撞。此夕卜，如干涉測量等特殊探測任務(wù)，還需要保持衛(wèi)星間的相對(duì)方位，這對(duì)編隊(duì)衛(wèi)星的位置保持提出了較高的要求。由C-W方程設(shè)計(jì)的相對(duì)周期運(yùn)動(dòng)，在地球J2攝動(dòng)的影響下將不再閉合，這主要是由于主星和從星的子午面轉(zhuǎn)動(dòng)速率不同導(dǎo)致。(當(dāng)編隊(duì)衛(wèi)星多于2顆時(shí)，稱運(yùn)行于既定軌道的為主星，除主星外的其他編隊(duì)衛(wèi)星為從星。)現(xiàn)有編隊(duì)飛行衛(wèi)星的維持控制主要存在以下 幾點(diǎn)問題I)大都是基于經(jīng)典C-W方程設(shè)計(jì)；而C-W方程沒有考慮J2攝動(dòng)的影響，故控制器在消除J2項(xiàng)引起跡向漂移時(shí)，將耗費(fèi)較多的燃料。2)受C-W方程的影響，長期以來人們都將編隊(duì)軌跡限定在周期軌道；實(shí)際上，編隊(duì)飛行的有界運(yùn)動(dòng)，也可以擬周期軌道的形式實(shí)現(xiàn)。3)經(jīng)典C-W方程對(duì)編隊(duì)衛(wèi)星的初始狀態(tài)有一定約束，編隊(duì)構(gòu)型難以快速改變；然而，在許多空間任務(wù)中衛(wèi)星群快速改變相對(duì)構(gòu)型能力非常重要。4)現(xiàn)有編隊(duì)飛行控制方法，計(jì)算量較大、不易于在工程上實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種擬周期J2不變相對(duì)軌道編隊(duì)衛(wèi)星的控制方法，燃料消耗少，以擬周期軌道運(yùn)行，可以快速改變相對(duì)構(gòu)型，且易于工程實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種擬周期J2不變相對(duì)軌道編隊(duì)飛行控制方法，以編隊(duì)飛行衛(wèi)星中飛行在標(biāo)稱軌道上的衛(wèi)星為基準(zhǔn)星，對(duì)編隊(duì)飛行衛(wèi)星中未飛行在標(biāo)稱軌道上的衛(wèi)星施加控制力矩Tc進(jìn)行調(diào)整，T。= Β_ Λ r- σ 2G [u+u+H+u_u_H] Λ r，其中B_ =(B-Bt)/2, B+= (Β+Βτ)/2, Λ r為基準(zhǔn)星軌道坐標(biāo)系下待調(diào)整衛(wèi)星與基準(zhǔn)星的相對(duì)位置矢
量，
權(quán)利要求
1.一種擬周期J2不變相對(duì)軌道編隊(duì)飛行控制方法，其特征在于以編隊(duì)飛行衛(wèi)星中飛行在標(biāo)稱軌道上的衛(wèi)星為基準(zhǔn)星，對(duì)編隊(duì)飛行衛(wèi)星中未飛行在標(biāo)稱軌道上的衛(wèi)星施加控制力矩 Tc 進(jìn)行調(diào)整，Tc = B— Λ r- σ 2G[u+u+H+u_u_H] Λ r，其中 B_ = (B-Bt) /2，B+ = (Β+Βτ) /2，A r為基準(zhǔn)星軌道坐標(biāo)系下待調(diào)整衛(wèi)星與基準(zhǔn)星的相對(duì)位置矢量，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種擬周期J2不變相對(duì)軌道編隊(duì)飛行控制方法，其特征在于所述的控制增益G的選取方法為令G從O開始逐漸增大，直至釆用T。=Β^Δτ-σ 2G[u+u+h+u_u_H] Ar描述的系統(tǒng)的所有Floquet乘子均分布在復(fù)域的單位圓上，則此時(shí)對(duì)應(yīng)的G可以作為取值范圍的下限，選取G時(shí)應(yīng)大于此值。
全文摘要
一種擬周期J2不變相對(duì)軌道編隊(duì)飛行控制方法，以編隊(duì)飛行衛(wèi)星中飛行在標(biāo)稱軌道上的衛(wèi)星為基準(zhǔn)星，對(duì)編隊(duì)飛行衛(wèi)星中未飛行在標(biāo)稱軌道上的衛(wèi)星施加控制力矩Tc進(jìn)行調(diào)整。在給定相對(duì)位置初值后，對(duì)于每個(gè)時(shí)刻，計(jì)算具有Hamiltonian結(jié)構(gòu)非受控J2型C-W方程的雙曲特征值及穩(wěn)定和不穩(wěn)定流形，選擇適當(dāng)?shù)目刂圃鲆妫罱K計(jì)算得到反饋控制力矩Tc。本發(fā)明方法基于更精確的模型得到的控制律，且只需要兩顆衛(wèi)星之間的相對(duì)位置反饋信息，對(duì)相對(duì)位置初值沒有約束，計(jì)算量小，燃料消耗小，易于工程實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G05D1/10GK102819266SQ201210252309
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者劉勝利, 楊志, 徐 明, 朱佳敏 申請人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司