編隊(duì)航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)分析與控制.pdf

1、論文對(duì)衛(wèi)星的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及攝動(dòng)進(jìn)行了較為詳細(xì)地分析，研究了編隊(duì)衛(wèi)星相對(duì)軌道設(shè)計(jì)及其控制律，最后研究了編隊(duì)衛(wèi)星的相對(duì)姿態(tài)控制方法。主要研究?jī)?nèi)容包括： 1)分別從軌道動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)出發(fā)，分析了不同相對(duì)軌道要素和相對(duì)位置參數(shù)對(duì)編隊(duì)衛(wèi)星相對(duì)軌道的影響，推導(dǎo)出了較為精確的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程及其簡(jiǎn)化的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程，并分別就其方程簡(jiǎn)化而導(dǎo)致的模型誤差進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的模型誤差較小。根據(jù)相對(duì)軌道的攝動(dòng)理論，分析了影響編隊(duì)衛(wèi)星相對(duì)軌道的攝

2、動(dòng)因素；從動(dòng)力學(xué)出發(fā)，推導(dǎo)了大氣阻力攝動(dòng)與地球扁率攝動(dòng)的相對(duì)攝動(dòng)表達(dá)式，并就其對(duì)相對(duì)軌道影響進(jìn)行仿真分析，分析表明，在攝動(dòng)影響下，相對(duì)軌道發(fā)生漂移；攝動(dòng)對(duì)各個(gè)方向的影響不同，在衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生的漂移最大。 2)分別利用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方法研究了編隊(duì)衛(wèi)星的軌道設(shè)計(jì)方法，并在理論上對(duì)這兩種方法進(jìn)行了比較。然后，研究了攝動(dòng)對(duì)編隊(duì)整體軌道和編隊(duì)相對(duì)軌道的影響，并進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果顯示，攝動(dòng)對(duì)編隊(duì)整體軌道的影響要大于對(duì)相對(duì)軌道的影響。

3、最后，根據(jù)軌道相對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差方程，推導(dǎo)出了相對(duì)軌道位置控制律，仿真分析表明，相對(duì)位置誤差很快趨于誤差范圍之內(nèi)。 3)對(duì)相對(duì)姿態(tài)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，重點(diǎn)研究了相對(duì)姿態(tài)四元數(shù)運(yùn)動(dòng)方程。隨后，分析了地球引力梯度力矩和大氣阻力力矩對(duì)相對(duì)姿態(tài)的影響。 4)根據(jù)相對(duì)姿態(tài)的歐拉軸分解定理，設(shè)計(jì)了基于四元數(shù)反饋的相對(duì)姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制律，并對(duì)相對(duì)姿態(tài)控制律進(jìn)行了仿真分析。首先，推出了裝有反作用輪的編隊(duì)衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，結(jié)合歐拉軸分