基于SDRE方法的衛(wèi)星編隊(duì)隊(duì)形保持與重構(gòu).pdf

1、衛(wèi)星編隊(duì)飛行技術(shù)是空間技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向,編隊(duì)保持就是在軌道攝動(dòng)下精確保持編隊(duì)幾何形狀,編隊(duì)重構(gòu)就是把一顆衛(wèi)星從目前的編隊(duì)轉(zhuǎn)移到一個(gè)新的期望的編隊(duì)中?？焖?、節(jié)省燃料的高性能控制在衛(wèi)星編隊(duì)飛行中是關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。本文以主從模式編隊(duì)飛行衛(wèi)星為研究對(duì)象,提出將狀態(tài)相關(guān)黎卡提方程(State Dependent Riccati Equation,SDRE)方法應(yīng)用在衛(wèi)星編隊(duì)的隊(duì)形保持和重構(gòu)控制器設(shè)計(jì)中。
　　首先,建立衛(wèi)星編隊(duì)飛行相對(duì)運(yùn)

2、動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型?；诙w假設(shè),建立星間相對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型,為了實(shí)現(xiàn)SDRE控制器設(shè)計(jì),利用負(fù)二項(xiàng)級(jí)數(shù)把該非線性模型轉(zhuǎn)換為特定的狀態(tài)相關(guān)系數(shù)(State-dependent coefficients,SDC)的偽線性模型。
　　其次,在SDC偽線性模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了SDRE隊(duì)形保持控制器。SDRE方法是基于非線性模型,模型更準(zhǔn)確,而且權(quán)值矩陣()Qx和()Rx是狀態(tài)x的函數(shù),選取更為靈活。本文將其與基于線性模型設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的LQR隊(duì)形保持

3、控制器進(jìn)行對(duì)比,將兩種控制器分別代入非線性動(dòng)力學(xué)模型中。仿真表明SDRE控制在過(guò)渡過(guò)程時(shí)間和燃料消耗方面較傳統(tǒng)LQR控制有所提高。
　　最后,把編隊(duì)重構(gòu)看作大距離的隊(duì)形保持,研究設(shè)計(jì)SDRE編隊(duì)重構(gòu)控制器。與傳統(tǒng)LQR編隊(duì)重構(gòu)控制器比較,仿真結(jié)果表明SDRE方法同樣優(yōu)于LQR方法,而且與隊(duì)形保持時(shí)相比,優(yōu)勢(shì)更明顯。另外,還把編隊(duì)重構(gòu)問(wèn)題看作跟蹤問(wèn)題,在LQR控制器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了模型參考輸出跟蹤控制器,雖然控制效果與SDRE控制器相當(dāng)