深空環境下繩系衛星動力學建模與控制研究

《深空環境下繩系衛星動力學建模與控制研究》是依託哈爾濱工業大學，由李傳江擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：深空環境下繩系衛星動力學建模與控制研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李傳江

項目摘要

研究深空環境下繩系衛星平台以及平動點附近繩系衛星的動力學與控制器設計問題，並考慮在衛星之間距離較近的情況下，利用庫侖力完成多體繩系衛星的形狀保持與重構的設計問題。與傳統衛星相比，繩系衛星系統具有特殊的優勢，比如可通過繫繩展開/回收穫得可變基線，並可以節省燃料，在未來空間套用上具有巨大的潛力。為解決本領域當前存在的一些突出問題，本課題首先從力學基本原理出發，有針對性地建立幾種特殊構型的繩系衛星系統的姿態和軌道物理模型，並進行非線性的動力學分析。在此基礎上，採用高精度的平動點數值周期軌道作為目標參考軌道，套用非線性理論和最優控制理論設計繩系衛星系統的軌道保持控制器。進一步套用庫倫力代替傳統的物理繫繩裝置連線一組衛星，控制衛星系統的形狀、相對速度與位置以完成預定的目標任務。從國內外研究現狀來看，該研究不僅具有重要的理論研究價值，還具有廣闊的深空套用前景。

結題摘要

繩系衛星系統作為多體太空飛行器編隊中的一種特殊形式，與自由編隊飛行相比具有控制精度高，節約燃料等優點，因其編隊構型保持和重構方面的優勢，在未來深空探測任務中具有較大的套用潛力。但由於系統的複雜性與多樣性，需要根據具體的繩系衛星系統結構與目標，進行動力學建模分析與控制器設計來滿足任務需求。為解決本領域當前存在的一些突出問題，本課題對深空環境下多體旋轉繩系衛星繫繩平台的姿態控制問題、多體庫侖衛星系統的相對位置控制問題、二體繩系衛星系統平動點附近的軌道保持控制問題進行了深入研究，完成了全驅動和欠驅動多體旋轉繩系衛星姿態動力學建模與魯棒最優控制方法研究、基於反步法和非線性模型預測控制的多約束庫侖衛星系統的相對位置控制方法研究以及圓形限制性三體問題下的二體繩系衛星平動點附屬檔案的周期性軌道保持控制方法研究，達到了預定計畫要求，該研究具有重要的理論研究價值，為我國繩系衛星系統在深空探測中的套用奠定了研究基礎。