电推进在航天器姿态控制中的研究综述

本文首先对电推进技术进行了简要的介绍,根据目前已有的电推进姿态控制应用,分析了适用于航天器姿态控制的不同类型的电推力器特性,之后分别对电推力器在姿态控制中的在轨应用现状和研究现状进行了综述和分析。在研究现状综述中,针对航天器姿态控制、姿轨联合控制和角动量卸载三个任务类型,分析总结了电推力器在布局、控制策略和算法等方面的研究成果和结论。最后,针对未来电推进技术在航天器姿态控制应用所面临的挑战,提出了相应的发展建议。

一种机械臂驱动电推力器的角动量卸载方法

为利用电推力器实现地球静止轨道卫星的飞轮角动量卸载和位置保持,提出了一种利用机械臂动态调整电推力器位置以及推力方向的方案,并给出了机械臂指令关节角的求解方法。首先设计了基于三自由度机械臂和单电推进器的构型方案,之后利用机械臂运动学关系建立了电推力器的推力模型以及相对系统质心的力矩模型。以飞轮角动量卸载效率为最优指标,以机械臂各关节转角范围和电推力器推力方向角的限制为约束条件,建立了系统的优化问题模型,并通过粒子群算法对该优化问题进行求解,得到机械臂指令关节角。位置保持的功能通过推力方向角的约束实现。基于地球静止轨道卫星的三轴对地姿态稳定控制数值仿真结果表明,所提出的方案和算法可有效对飞轮组三轴角动量进行卸载,且优化结果满足给定的约束条件。