基于連續(xù)小推力空間太陽能電站靜止軌道保持方法研究.pdf

1、空間太陽能電站概念受到了國際的廣泛關(guān)注，空間太陽能電站在外太空利用太陽能，具有較高的效率。由于空間太陽能電站不對環(huán)境造成污染且發(fā)展具有可持續(xù)性，因此它是人類尋求可再生能源的一個重要方向。根據(jù)目前的調(diào)研分析得知，讓空間太陽能電站在靜止軌道上運行更具有可行性，空間太陽能電站的軌道受到地球非球形攝動、日月引力攝動、太陽光壓攝動的影響，使它在定點位置周圍做周期性漂移運動，為能使空間太陽能電站保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，需要根據(jù)制定的策略施加控制力。

2、r>　　空間太陽能電站帆板展開后具有柔性大、面積大、密度小、其自身承載能力有限的特性，致使大推力脈沖式變軌不能應(yīng)用。小推力推進是大型航天器軌道保持的關(guān)鍵技術(shù)，它具有比沖高、消耗工質(zhì)少，有效載荷比高、振動小、體積小、推力精確可控的優(yōu)點。但是小推力幅值小、長時間連續(xù)作用的特征導(dǎo)致動力學(xué)方程不可積，其控制策略和已有的大推力策略截然不同，因此研究基于連續(xù)小推力太陽能電站靜止軌道保持方法具有重要的工程價值。本文研究主要包括：
　　采用消除奇

3、點的軌道根數(shù)，考慮地球非球形攝動、日月引力攝動、太陽光壓攝動和推進系統(tǒng)推力的攝動影響，建立了準確的空間太陽能電站軌道動力學(xué)模型；基于連續(xù)小推力的特點，將軌道動力學(xué)模型在靜止位置進行泰勒展開，實現(xiàn)了軌道動力學(xué)模型的線性化。
　　根據(jù)推力器系統(tǒng)約束和定點精度約束，將軌道保持變成一般的最優(yōu)化問題并采用直接法對其求解。通過李雅普諾夫變換消除控制變量矩陣時間函數(shù)，對狀態(tài)變量進行重構(gòu)，利用矩陣變換使最優(yōu)控制狀態(tài)變量為重構(gòu)變量。利用微分包含法對