雙-三星電磁編隊相對平衡態(tài)及其特性研究.pdf

1、隨著航天器在軌服務(wù)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用多個航天器組成編隊協(xié)同工作，對某一特定空間目標(biāo)實施在軌操控成為新的空間任務(wù)模式。近年來，以電磁力、庫侖力為代表的星間非接觸內(nèi)力的研究，為航天器在軌操控提供了一種新的研究思路與技術(shù)途徑。
　　航天器電磁編隊作為典型的非接觸內(nèi)力作用編隊，利用安裝于各航天器上的電磁裝置產(chǎn)生可控電磁力/力矩以實現(xiàn)對編隊系統(tǒng)相對位置/姿態(tài)的在軌控制，有效地解決了傳統(tǒng)噴氣推進帶來的羽流污染、工質(zhì)消耗等技術(shù)問題，一定程度上

2、提供了連續(xù)、可逆且同步的在軌控制。隨著協(xié)同航天器編隊技術(shù)的飛速發(fā)展，電磁編隊技術(shù)逐漸變?yōu)楫?dāng)今的研究熱點和前沿性課題。但由于電磁編隊的內(nèi)力特性以及編隊系統(tǒng)的高非線性/耦合性，給編隊系統(tǒng)動力學(xué)與控制問題帶來一定挑戰(zhàn)，一些關(guān)于航天器電磁編隊動力學(xué)與控制的難題仍有待解決。
　　針對航天器電磁編隊的動力學(xué)與控制問題，論文開展了電磁編隊動力學(xué)建模、相對平衡態(tài)分析、編隊系統(tǒng)穩(wěn)定性分析等相關(guān)研究。
　?。?）靜態(tài)電磁編隊相對平衡態(tài)條件。相對

3、平衡態(tài)對應(yīng)實現(xiàn)靜態(tài)編隊，此時編隊系統(tǒng)各航天器相對位形保持不變，相關(guān)研究對編隊系統(tǒng)空間構(gòu)型保持與重構(gòu)有重要意義。論文基于牛頓-歐拉方程建立航天器電磁編隊矢量動力學(xué)模型；由靜態(tài)編隊平衡態(tài)特性，基于矢量力學(xué)方法推導(dǎo)航天器編隊系統(tǒng)平衡態(tài)條件與磁偶極子配置情況。
　　（2）電磁編隊 Hamilton動力學(xué)模型。航天器電磁編隊在軌飛行涉及到復(fù)雜的運動形式：一是整個編隊系統(tǒng)隨質(zhì)心做定點運動；二是編隊系統(tǒng)中各航天器之間的相對運動。為清晰的描述編隊

4、系統(tǒng)的動力學(xué)特性和各航天器間的相對運動關(guān)系，論文基于Hamilton力學(xué)方法建立編隊系統(tǒng)姿/軌耦合動力學(xué)模型，推導(dǎo)了航天器電磁編隊無擾動條件下的耦合非線性六自由度動力學(xué)方程，并與電磁編隊矢量力學(xué)模型對比，驗證Hamilton力學(xué)模型適用性。
　　（3）電磁編隊平衡態(tài)求解及穩(wěn)定性分析。航天器電磁編隊相對平衡態(tài)及其穩(wěn)定性問題研究是靜態(tài)編隊在軌運行的基礎(chǔ)性課題，關(guān)系著航天器編隊系統(tǒng)能否在軌安全且穩(wěn)定運行。論文針對雙/三星靜態(tài)編隊平衡態(tài)構(gòu)