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航天器椭圆轨道自主交会的鲁棒H_∞控制 被引量:6
1
作者 刘伟杰 谌颖 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期179-185,共7页
提出了一种航天器椭圆轨道自主交会鲁棒控制律的设计方法。用LAWDEN方程描述椭圆轨道交会的动力学,并将方程中的时变参数单独归类建立空间交会的线性不确定性模型。然后基于线性矩阵不等式(LMI),在考虑外部扰动的情况下,采用H∞理论设... 提出了一种航天器椭圆轨道自主交会鲁棒控制律的设计方法。用LAWDEN方程描述椭圆轨道交会的动力学,并将方程中的时变参数单独归类建立空间交会的线性不确定性模型。然后基于线性矩阵不等式(LMI),在考虑外部扰动的情况下,采用H∞理论设计自主交会的鲁棒控制律。为了提高系统的瞬态性能,在LMI的基础上完成了控制器的二次D稳定性分析。本文设计的控制器采用线性定常增益,易于工程实现。仿真结果说明所设计的控制律能够实现椭圆轨道下航天器的自主交会。 展开更多
关键词 航天器 椭圆轨道交会鲁棒控制 二次D稳定性 不确定性
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基于椭圆轨道的空间交会停靠全系数自适应控制方法研究 被引量:8
2
作者 王颖 吴宏鑫 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期15-19,共5页
本文针对线性时变对象 ,用差分的方法对其离散化 ,证明了离散化后的对象的系数之和等于 1 ,并利用离散化对象的系数和微分方程的系数之间的关系 ,计算出离散化后对象的系数收敛值。这也是在时变对象和非线性领域内应用全系数自适应控制... 本文针对线性时变对象 ,用差分的方法对其离散化 ,证明了离散化后的对象的系数之和等于 1 ,并利用离散化对象的系数和微分方程的系数之间的关系 ,计算出离散化后对象的系数收敛值。这也是在时变对象和非线性领域内应用全系数自适应控制理论必须要解决的问题。并基于椭圆轨道的空间交会停靠的动力学方程为实际背景 ,用此方法和 PID方法进行了仿真比较 ,从仿真结果可以看出全系数控制方法的优越性。 展开更多
关键词 线性时变对象 全系数自适应控制 椭圆轨道 空间交会停靠 动力学方程 线性时变对象 PID 航天器
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椭圆轨道非合作目标交会接近策略与控制 被引量:1
3
作者 徐李佳 胡勇 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1-11,共11页
文章研究了追踪航天器与失控旋转非合作目标航天器在椭圆轨道中的交会接近策略与控制。在接近策略方面,首先,根据目标航天器大致结构设定一个安全的停泊点,使追踪航天器交会至停泊点;其次,通过在停泊点对旋转目标航天器姿态的观测,分析... 文章研究了追踪航天器与失控旋转非合作目标航天器在椭圆轨道中的交会接近策略与控制。在接近策略方面,首先,根据目标航天器大致结构设定一个安全的停泊点,使追踪航天器交会至停泊点;其次,通过在停泊点对旋转目标航天器姿态的观测,分析和预测其运动并确定合适的抓捕点位置,设计安全的接近轨迹,使追踪航天器沿着该轨迹接近至理想的抓捕实施点位置。在控制方面,考虑实际系统中的不确定性,只利用两航天器之间相对位置的测量信息,设计基于特征模型的自适应控制方法实现交会接近。最后通过数学仿真模拟整个交会接近过程,验证了文中所提出的接近策略和控制方法。 展开更多
关键词 椭圆轨道 非合作目标 失控旋转 交会接近 特征模型 航天器
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基于交会模式的月球大椭圆轨道编队飞行控制
4
作者 李革非 盛庆轩 刘勇 《深空探测学报》 2019年第3期261-268,共8页
两颗微卫星进入环月大椭圆轨道后,在地面测控支持下,通过执行若干次轨道机动,最终实现从相距上千或上万km至相距1~10km范围变化的环月轨道编队飞行。针对月球大椭圆轨道,基于多脉冲交会控制模式,设计了交会点满足编队飞行状态的轨道控... 两颗微卫星进入环月大椭圆轨道后,在地面测控支持下,通过执行若干次轨道机动,最终实现从相距上千或上万km至相距1~10km范围变化的环月轨道编队飞行。针对月球大椭圆轨道,基于多脉冲交会控制模式,设计了交会点满足编队飞行状态的轨道控制策略,采用线性制导方法迭代计算精确轨道控制参数;设计了顺序优化的5脉冲控制策略,对轨道平面、拱线、形状和相位等轨道全要素进行控制,通过远距离接近、中距离调整和近距离捕获的渐进式分段控制,在月球大椭圆轨道差异较大条件下,相对运动轨迹渐进稳定,最终实现近距离编队。 展开更多
关键词 月球大椭圆轨道 编队 交会 轨道控制
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两级固定推力椭圆轨道快速交会的预测控制方法
5
作者 葛志远 侯明善 唐成师 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期333-339,共7页
研究了发动机两级固定推力及最小开关机工作时间约束条件的椭圆轨道空间交会控制问题。基于滚动优化原理和离散化交会模型,按照二次优化指标函数给出了一种预测交会控制算法。给出了依据交会距离确定交会控制的简化计算方法。研究了不... 研究了发动机两级固定推力及最小开关机工作时间约束条件的椭圆轨道空间交会控制问题。基于滚动优化原理和离散化交会模型,按照二次优化指标函数给出了一种预测交会控制算法。给出了依据交会距离确定交会控制的简化计算方法。研究了不同初始交会条件下的交会控制性能,不确定性和轨道偏心率对交会控制的影响。结果表明,设计方法对不同交会初始条件和轨道偏心率适应性好,对不确定性鲁棒性强。 展开更多
关键词 交会 椭圆轨道 两级推力 预测控制
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椭圆轨道交会、悬停与绕飞的全状态反馈控制 被引量:8
6
作者 谭天乐 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期811-818,共8页
面向大椭圆轨道航天器交会对接、编队伴飞以及在轨操控等空间应用的需求,对大椭圆轨道上航天器间的相对运动进行了分析与建模,采用幂级数法分别在脉冲推力和常值推力作用两种情况下对系统进行了近似求解。通过对系统解的变换以及对系统... 面向大椭圆轨道航天器交会对接、编队伴飞以及在轨操控等空间应用的需求,对大椭圆轨道上航天器间的相对运动进行了分析与建模,采用幂级数法分别在脉冲推力和常值推力作用两种情况下对系统进行了近似求解。通过对系统解的变换以及对系统状态的重构,给出了大椭圆轨道上的三种交会制导律。脉冲推力作用假设下的脉冲制导类似近圆轨道的Hill制导方法。常值推力作用假设下的全状态反馈制导律则在交会制导、相对悬停和循迹绕飞控制的过程中实现了对相对位置和相对速度的同步控制。通过构造新的系统状态,改进的变系数全状态反馈制导律提高了相对速度的制导精度,降低了相对制导过程中的最大轨控加速度。三种制导律的制导效果通过数学仿真进行了校验和比较,文中给出的方法实现了椭圆轨道上相对交会制导、悬停保持和循迹绕飞控制。 展开更多
关键词 椭圆轨道 交会 悬停绕飞 制导 广义逆变换 全状态反馈
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航天器椭圆轨道自主交会的鲁棒滑模控制 被引量:1
7
作者 卢山 夏永江 《上海航天》 2012年第4期14-18,58,共6页
提出了一种在缺少绝对轨道信息时的航天器椭圆轨道自主交会方法。用Lawden方程描述椭圆轨道的两星相对运动关系,将方程中的时变参数单独归类。在时变参数无法获知时,视其为不确定量,构成不确定系统。用不确定系统的鲁棒滑模控制方法设... 提出了一种在缺少绝对轨道信息时的航天器椭圆轨道自主交会方法。用Lawden方程描述椭圆轨道的两星相对运动关系,将方程中的时变参数单独归类。在时变参数无法获知时,视其为不确定量,构成不确定系统。用不确定系统的鲁棒滑模控制方法设计了椭圆轨道自主交会的控制律,并证明了不确定系统为渐进稳定。仿真结果表明:在仅有相对状态信息条件下,设计的控制律能实现椭圆轨道航天器的自主交会。 展开更多
关键词 空间交会 椭圆轨道 不确定系统 滑模控制 鲁棒控制
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交会椭圆轨道目标Hill制导误差分析 被引量:3
8
作者 张刚 周荻 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期707-713,共7页
在交会椭圆轨道目标阶段,Hill制导受各种误差因素的影响。介绍了椭圆轨道目标Hill制导的误差因素,并着重研究了导航误差和控制误差对终端位置的影响,给出了误差的基本表达式。与交会圆轨道目标情况进行比较,分析了初始真近点角对导航误... 在交会椭圆轨道目标阶段,Hill制导受各种误差因素的影响。介绍了椭圆轨道目标Hill制导的误差因素,并着重研究了导航误差和控制误差对终端位置的影响,给出了误差的基本表达式。与交会圆轨道目标情况进行比较,分析了初始真近点角对导航误差引起的终端位置偏差的影响。在此基础上给出了一种修正算法,理论上证明了修正算法能显著提高终端位置的精度。通过Monte-Carlo方法的仿真结果表明,合理改变初始真近点角能减小导航误差引起的终端位置偏差,并且修正算法能更有效提高制导精度。 展开更多
关键词 椭圆轨道 交会 Hill制导 误差分析
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摄动椭圆参考轨道上的最优精确交会 被引量:2
9
作者 荆武兴 陈伟跃 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期16-24,78,共10页
针对椭圆参考轨道附近的交会问题,给出了数值梯度寻优算法和遗传寻优算法用于确定最优转移时间和最优双脉冲,并解决了双脉冲半圈交会和整圈交会的奇异问题。在此基础上,考虑地球J2带谐项对相对运动的影响,给出了采用线性梯度的迭代算法... 针对椭圆参考轨道附近的交会问题,给出了数值梯度寻优算法和遗传寻优算法用于确定最优转移时间和最优双脉冲,并解决了双脉冲半圈交会和整圈交会的奇异问题。在此基础上,考虑地球J2带谐项对相对运动的影响,给出了采用线性梯度的迭代算法,并将其用于摄动下的燃料最优双脉冲交会制导。采用不同偏心率的参考轨道进行了交会仿真,结果表明该迭代交会制导算法简单可行,适用于圆参考轨道和任意偏心率的椭圆参考轨道附近的远距离交会。 展开更多
关键词 线性梯度 迭代算法 轨道摄动 椭圆轨道 交会对接 航天器
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水平冲量作用下共面椭圆轨道上航天器的交会 被引量:1
10
作者 谌颖 王旭东 何旻 《航天控制》 CSCD 北大核心 1993年第3期1-12,共12页
本文研究了在三次水平冲量作用下,一般共面椭圆轨道上两个航天器的固定时间交会问题。推导了完成交会的必要条件,给出了三次水平冲量的大小及其作用时刻的计算方法。
关键词 交会 航天器 椭圆轨道 冲量
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一类椭圆轨道交会中的动力学方程研究 被引量:1
11
作者 陈长青 解永春 《航天控制》 CSCD 北大核心 2008年第5期12-17,共6页
研究了一类追踪器和目标器轨道半长轴相差不大、轨道面外的距离相差不大的小偏心率椭圆交会的动力学问题。首先选择合适的圆轨道上的点建立参考系,推导出针对圆轨道参考系的无量纲化线性定常方程,并获得相应的相对状态;接着讨论该方程... 研究了一类追踪器和目标器轨道半长轴相差不大、轨道面外的距离相差不大的小偏心率椭圆交会的动力学问题。首先选择合适的圆轨道上的点建立参考系,推导出针对圆轨道参考系的无量纲化线性定常方程,并获得相应的相对状态;接着讨论该方程在小偏心椭圆轨道两冲量交会中的应用;最后进行数值仿真,验证动力学方程和制导策略,并与CW方程及制导策略的相关仿真进行比较。仿真结果表明本文给出的动力学方程的精度优于CW方程,能有效解决这类椭圆交会问题。 展开更多
关键词 椭圆轨道交会 动力学方程 CW制导
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仅有相对视线角测量时的椭圆轨道交会相对导航分析 被引量:1
12
作者 刘涛 解永春 《空间控制技术与应用》 2010年第2期6-12,共7页
对仅有相对视线角测量时的椭圆轨道交会相对导航问题进行了分析.借鉴已有研究成果,给出仅有相对视线角测量时,相对导航系统可观的定义,以及为使系统可观,加速度项所需满足的充分必要条件;分析指出由于相对动力学模型误差的存在,相对导... 对仅有相对视线角测量时的椭圆轨道交会相对导航问题进行了分析.借鉴已有研究成果,给出仅有相对视线角测量时,相对导航系统可观的定义,以及为使系统可观,加速度项所需满足的充分必要条件;分析指出由于相对动力学模型误差的存在,相对导航系统始终是可观的,但可观度很弱;而追踪器进行适当的机动可极大改善系统的可观性,给出为使系统可观,机动加速度具体所需满足的充分必要条件;指出当通过施加机动加速度改善系统的可观性时,获取零输入相对位置矢量方向是前提条件,并论证了利用相对视线角测量信息,可以对零输入相对位置矢量方向进行估计和预测. 展开更多
关键词 椭圆轨道交会 相对视线角 相对导航 可观性
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考虑轨控调姿的共面椭圆轨道寻的交会
13
作者 尤岳 王华 唐国金 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期37-45,共9页
在交会对接寻的段,为了保证自主测量导航设备的连续跟踪和追踪航天器飞行姿态的稳定,要求寻的段尽量采用水平脉冲进行控制,使对地定向的追踪航天器在寻的轨控期间尽量不调姿或调整的姿态角尽量小。本文考虑轨控前调姿的航天器两脉冲寻... 在交会对接寻的段,为了保证自主测量导航设备的连续跟踪和追踪航天器飞行姿态的稳定,要求寻的段尽量采用水平脉冲进行控制,使对地定向的追踪航天器在寻的轨控期间尽量不调姿或调整的姿态角尽量小。本文考虑轨控前调姿的航天器两脉冲寻的交会问题,提出了轨控调姿定量指标并给出了物理解释和数学定义。根据轨控调姿位置和次数不同,将问题分为首脉冲不调姿、末脉冲不调姿、两次均不调姿和两次均调姿等4类。对于前3类问题,提出迭代求解算法;对于第4类问题,提出非线性规划求解算法。最后,将调姿指标和特征速度的等值曲线叠加,提出了"交会参数设计图",可以快速直观地筛选出满足期望指标的交会参数集,辅助交会策略的制定。仿真结果验证了本文提出方法的有效性。 展开更多
关键词 椭圆轨道交会 轨控调姿 水平脉冲 交会参数设计图
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椭圆参考轨道指定区域最优交会研究
14
作者 刘永刚 侯明善 张杨 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2009年第10期60-64,共5页
研究了椭圆参考轨道指定区域最优交会问题。为了实现在指定区域完成最优交会,采用以参考轨道真近点角为自变量的线性化时变Tschauner-Hempel交会动力学模型,按照设定的真近点角交会域和最优二次性能指标设计最优交会控制,加权矩阵随真... 研究了椭圆参考轨道指定区域最优交会问题。为了实现在指定区域完成最优交会,采用以参考轨道真近点角为自变量的线性化时变Tschauner-Hempel交会动力学模型,按照设定的真近点角交会域和最优二次性能指标设计最优交会控制,加权矩阵随真近点角变化。为方便指定区域最优控制问题求解,采用区段混合能法递推求解时变黎卡提矩阵微分方程和状态轨线。对远距、近距异面交会和共面交会三种情况设定不同的交会域进行了仿真研究,结果表明方法能保证在设定的真近点角域内完成交会,交会控制能耗小,精度高。 展开更多
关键词 最优控制 椭圆参考轨道 交会 区段混合能
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水平冲量作用下共面椭圆轨道上航天器的交会
15
作者 谌颖 王旭东 何旻 《控制工程(北京)》 1993年第3期9-18,共10页
本文研究了在三次水平冲量作用下,一般共面椭圆轨道上两个航天器的固定时间交会问题,推导了完成交会的必要条件,给出了三次水平冲量的大小及其作用时刻的计算方法。
关键词 航天器 交会 共面椭圆轨道
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空间交会的末端控制模式 被引量:8
16
作者 于绍华 杨林娜 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期16-22,共7页
以距离速率控制算法和全方位距离速率控制算法为基础构造的三种末端交会控制模式具有普遍的应用意义,适用于多种多样的交会任务,包括在大椭圆轨道上的飞船交会。受控运动轨迹平稳、形态可选、而控制和推进系统本身简单易行、计算机仿... 以距离速率控制算法和全方位距离速率控制算法为基础构造的三种末端交会控制模式具有普遍的应用意义,适用于多种多样的交会任务,包括在大椭圆轨道上的飞船交会。受控运动轨迹平稳、形态可选、而控制和推进系统本身简单易行、计算机仿真效果很好。 展开更多
关键词 椭圆轨道 卫星交会 周期运动 末端控制模式
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近距离航天器相对轨道的鲁棒自适应控制 被引量:4
17
作者 梅杰 马广富 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2276-2282,共7页
针对近距离航天器的相对轨道提出了一种鲁棒自适应控制律。在追踪星本体坐标系中考虑航天器的相对运动。首先,在转动惯量未知的情形下提出了自适应控制律,保证系统的全局渐近稳定性。其次,将两星地心引力加速度之差作为干扰加速度,并假... 针对近距离航天器的相对轨道提出了一种鲁棒自适应控制律。在追踪星本体坐标系中考虑航天器的相对运动。首先,在转动惯量未知的情形下提出了自适应控制律,保证系统的全局渐近稳定性。其次,将两星地心引力加速度之差作为干扰加速度,并假设干扰有未知上界,对自适应控制律进行修正,提出了鲁棒自适应律,使得系统是全局一致最终有界稳定的。控制律的设计不需要绝对轨道信息,适用于任意轨道。对航天器编队飞行和空间交会两种情形分别进行了仿真分析,结果表明所设计的控制律是合理有效的。 展开更多
关键词 相对轨道 编队飞行 空间交会 自适应控制 鲁棒控制
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椭圆轨道航天器自主接近的制导律研究 被引量:4
18
作者 陈统 徐世杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1786-1791,共6页
椭圆轨道自主交会接近制导律问题是当今空间技术领域中的一个研究不足。基于T-H方程,设计了两种仅利用相对运动信息、控制力定常的椭圆轨道自主接近制导律:滑模制导律和势函数制导律。从两种制导律的特性分析,滑模制导律对系统的运行轨... 椭圆轨道自主交会接近制导律问题是当今空间技术领域中的一个研究不足。基于T-H方程,设计了两种仅利用相对运动信息、控制力定常的椭圆轨道自主接近制导律:滑模制导律和势函数制导律。从两种制导律的特性分析,滑模制导律对系统的运行轨迹更加苛刻,而势函数制导律更加充分地利用了系统的自由运动,具有更好的控制性能。数值仿真结果也表明:对于相同的制导目标、制导时间和制导精度,势函数制导律所需的喷气开关次数和速度增量均较少。 展开更多
关键词 椭圆轨道 自主交会 制导律
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椭圆轨道相对动力学状态转移矩阵 被引量:3
19
作者 岳晓奎 苑云霞 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期42-47,共6页
针对已有研究的不足,给出了更加便于理论分析和工程应用,并具有普遍适用性的状态转移矩阵的一种新形式。基于Lawden方程推导了以三维空间中位置-速度表示的状态转移矩阵元素的具体表达式,并将其由角域变换到时域,得到了表示真实位置速... 针对已有研究的不足,给出了更加便于理论分析和工程应用,并具有普遍适用性的状态转移矩阵的一种新形式。基于Lawden方程推导了以三维空间中位置-速度表示的状态转移矩阵元素的具体表达式,并将其由角域变换到时域,得到了表示真实位置速度的状态转移矩阵,通过初等变换可以从该矩阵得到任意需要的形式。仿真结果表明了状态转移矩阵的有效性,可将其用于任意偏心率椭圆轨道的三维轨道交会、轨道修正、编队队形设计及控制问题。 展开更多
关键词 状态转移矩阵 时域 交会 相对动力学 椭圆轨道 编队飞行 航天器
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线性相对运动的正切拦截和正切交会轨道研究 被引量:2
20
作者 王东哲 张刚 曹喜滨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1434-1441,共8页
针对冲量方向与追踪器速度方向相同的正切轨道问题,用线性相对运动方程研究了正切于初始轨道和正切于目标轨道的共面轨道拦截和轨道交会问题。得到初始和终端时刻的相对速度向量的解析表达式,定义了两个关于目标真近点角的单变量函数,... 针对冲量方向与追踪器速度方向相同的正切轨道问题,用线性相对运动方程研究了正切于初始轨道和正切于目标轨道的共面轨道拦截和轨道交会问题。得到初始和终端时刻的相对速度向量的解析表达式,定义了两个关于目标真近点角的单变量函数,于是正切拦截和正切交会问题等价于这两个函数分别等于零,最后用割线法求解这两个函数的数值解。根据能量最优要求,考虑初始漂移段,分析了一个周期内的最佳初始正切冲量点。仿真结果校验了本文提出的方法。 展开更多
关键词 椭圆轨道 相对运动 正切冲量 轨道拦截 轨道交会
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