攔截衛(wèi)星末段攔截軌道的控制與規(guī)劃方法研究.pdf

1、隨著空間技術的快速發(fā)展,空間攻防對抗技術已成為國際航天領域研究的熱點。作為空間攔截方式之一的攔截衛(wèi)星,其軌道的控制和規(guī)劃是攔截任務成敗的關鍵因素。不同于常規(guī)交會對接任務,攔截衛(wèi)星的末段攔截軌道具有其特殊性,包括目標衛(wèi)星的非合作性、逃逸性和防御性等。針對上述特殊性,本學位論文著重圍繞攔截衛(wèi)星末段攔截軌道的控制、確定和規(guī)劃問題展開深入的研究,主要內容包括以下幾部分:
　　提出了目標衛(wèi)星無軌道機動時攔截衛(wèi)星末段攔截軌道的魯棒H∞控制方法

2、。分別針對目標衛(wèi)星軌道為圓軌道和橢圓軌道的情況,考慮參數(shù)不確定性和控制輸入干擾,建立不確定系統(tǒng)模型;考慮輸入受限、系統(tǒng)H∞性能、系統(tǒng)有限時間性能和極點區(qū)域配置等因素,研究多約束條件下的相對軌道魯棒H∞控制器設計方法;以系統(tǒng)H∞性能為約束條件并以系統(tǒng)有限時間性能為優(yōu)化目標,研究帶飽和執(zhí)行器的相對軌道魯棒H∞控制器設計方法;仿真驗證了控制器的有效性并對比分析了其控制性能。
　　提出了目標衛(wèi)星逃逸特殊情況下的末段攔截軌道魯棒控制方法。針

3、對目標衛(wèi)星存在軌道機動的情況,建立相應的攔截衛(wèi)星相對軌道動力學模型;由于目標的非合作性,將目標衛(wèi)星的軌道機動看作系統(tǒng)干擾,并同時考慮參數(shù)不確定性、控制輸入干擾和飽和執(zhí)行器,建立帶飽和環(huán)節(jié)的不確定系統(tǒng)模型;分別以系統(tǒng)的EP增益、EE增益和混合EP/EE增益為約束條件,以系統(tǒng)有限時間性能為優(yōu)化目標,給出了三類控制器的設計方法;仿真驗證了三類控制器的有效性和魯棒性,并對比分析了三類控制器的控制精度。
　　針對攔截衛(wèi)星相對軌道運動模型具有

4、不確定性以及非高斯噪聲等特殊情況,基于魯棒濾波理論提出了末段攔截軌道的確定算法。假設攔截衛(wèi)星的軌道控制律是已知的并基于間接測量方式建立線性離散系統(tǒng)模型;分別以系統(tǒng)的H2性能、H∞性能以及混合H2/H∞性能為魯棒濾波器設計的優(yōu)化目標,給出了三類濾波器的設計方法;仿真驗證了濾波器的有效性和魯棒性,并對比分析了三類濾波器對末段攔截軌道的估計精度;仿真說明了在系統(tǒng)具有飽和執(zhí)行器和目標衛(wèi)星逃逸的特殊情況下混合H2/H∞魯棒濾波器的有效性。