集群太空飛行器姿-軌耦合動力學與時變控制研究

《集群太空飛行器姿-軌耦合動力學與時變控制研究》是依託大連理工大學,由吳國強擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：集群太空飛行器姿-軌耦合動力學與時變控制研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳國強

項目摘要

集群太空飛行器具備在軌靈活、可擴展性好和適應面廣等特點，迅速成為國內外航天機構研究的重點。本課題首先深入分析集群太空飛行器中單個功能模組和組網後整個系統的運動特點，確定集群太空飛行器相對位置和相對姿態的運動約束，研究建立針對集群太空飛行器的姿態和軌道一體化動力學模型；然後深入研究集群太空飛行器對控制精度、穩定度和控制時間的特殊要求，基於時變控制理論，將終端約束和控制時間納入控制器設計，並考慮模型不確定性，研究適應於集群太空飛行器快速高精度魯棒時變控制器的設計和求解方法；最後利用HLA的體系結構優勢，結合集群太空飛行器可擴展性、相對獨立性好等特點，進行集群太空飛行器動力學與控制系統仿真軟體開發，既用來驗證課題提出算法的正確性和有效性，又為未來集群太空飛行器的工程套用提供科學理論基礎。

結題摘要

集群太空飛行器具有在軌靈活性、可擴展性、可維護性和快速回響能力，研究集群太空飛行器對於加快快速回響空間系統的建設速度，增強空間技術創新能力和提高新型太空飛行器研製水平具有重要意義。首先基於對偶四元數建立了針對集群太空飛行器的姿態和軌道一體化動力學模型，並研究了集群太空飛行器相對姿態與軌道確定方法；然後根據集群太空飛行器對控制精度、穩定度和控制時間的特殊要求，將終端約束、控制時間及模型不確定性納入控制器設計，基於時變控制理論研究了適應於集群太空飛行器快速高精度魯棒時變控制器的設計和求解方法；最後利用HLA 的體系結構優勢，結合集群太空飛行器可擴展性、相對獨立性好等特點，開發了集群太空飛行器動力學與控制系統仿真軟體，驗證了課題提出算法的正確性和有效性，為未來集群太空飛行器的工程套用提供科學理論基礎。