倾斜轨道电动力绳系卫星回收控制

考虑电动力影响,建立了倾斜轨道绳系卫星系统的动力学模型,研究了子星回收过程的非线性最优控制.应用Legendre伪谱算法,将连续时间最优控制问题离散化,进而利用非线性规划方法进行求解,通过数值模拟验证了方法的有效性.结果表明,在满足相关约束的条件下,通过调节系绳张力和电动力,可将子星回收到靠近主星的指定位置.

电动力绳系卫星轨道机动策略研究

针对电动力绳系卫星轨道机动问题,提出三种电流控制策略实现不同要求的轨道机动。采用常值电流、bang-bang式电流以及傅里叶式电流三种控制策略来实现电动力绳系卫星的轨道机动,并引入小误差修正方法来提高控制精度。结果表明:常值电流和bang-bang式电流分别能够实现轨道倾角和升交点赤经的独立变化;而傅里叶式的时变电流能够实现考虑气动阻力情况下的一般轨道机动。提出的小误差修正方法只需经过一次误差修正就能显著提高轨道机动控制精度。

三维电动力绳系子卫星轨道转移的最优控制

考虑复杂状态和控制约束的作用,研究了倾斜轨道上三维电动力绳系子卫星轨道转移的最优控制问题。借助Gauss伪谱算法,将绳系子卫星轨道转移的连续时间最优控制问题离散为大规模动态规划问题,并利用非线性规划方法进行求解。通过数值仿真计算了最优控制时间、子星最优转移轨道及最优控制张力和电流,同时讨论了轨道倾角对最优控制量的影响。结果表明,在满足相关约束的条件下,通过调节系绳张力和电流可将子星从主星下方转移到上方的平衡位置,精确地实现子星轨道转移。

基于傅里叶展开的电动力绳系卫星最优控制

电动力绳系卫星的推力幅值较小且方向固定,完成轨道机动任务的周期长,其最优控制问题的求解比较困难。采用在傅里叶空间描述的轨道动力学模型,将控制量电流表示为傅里叶级数的形式,并推导了用傅里叶系数作为参量的椭圆轨道运动的平均轨道根数方程。在此基础上构造了电动力绳系卫星轨道机动的最优控制模型,通过直接配置法将其转化为非线性规划问题,使用序列二次规划法进行了数值求解。固定圈数内最大提升轨道高度和最短时间变轨两个算例表明,该方法可以快速精确地求解椭圆轨道内电动力绳系卫星的最优控制问题。