基于電磁力的分離式航天器相對軌道控制方法.pdf

1、采用電磁力控制分離式航天器各模塊衛(wèi)星的相對位置,相對于傳統(tǒng)的推力器控制具有無燃料消耗和無羽流污染的顯著優(yōu)勢,但同時(shí)也帶來了強(qiáng)耦合性和非線性的巨大挑戰(zhàn)。本文針對電磁力在分離式航天器相對軌道控制中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要包括以下幾個(gè)部分:
　　建立了電磁力遠(yuǎn)場模型和近場模型,通過數(shù)學(xué)仿真分析了適用于控制設(shè)計(jì)的電磁力遠(yuǎn)場模型誤差,結(jié)果表明遠(yuǎn)場模型誤差隨線圈距離的增大而減小;以虛擬星為參考建立了電磁編隊(duì)的相對軌道動(dòng)力學(xué)模型,通過數(shù)學(xué)仿真

2、表明電磁力對動(dòng)力學(xué)模型精度影響甚微。
　　基于自由磁偶極子,建立了姿態(tài)一致假設(shè)下的雙星電磁編隊(duì)的電流解耦控制模型;針對不確定性匹配的電磁力誤差模型,采用滑?？刂扑惴▽?shí)現(xiàn)了雙星電磁編隊(duì)的相對軌道跟蹤控制;分析了該相對軌道控制律的奇異性問題,并提出了兩種解決奇異性的自由磁偶極子策略——切換策略和平行策略。仿真結(jié)果表明兩種自由磁偶極子策略下的滑模控制律都能實(shí)現(xiàn)雙星電磁編隊(duì)的相對軌道跟蹤控制。
　　將多星電磁力的強(qiáng)耦合性控制難題分解

3、為以電磁力為直接控制變量的解耦控制設(shè)計(jì)和磁偶極子分配兩個(gè)子問題;將電磁力模型誤差參數(shù)化,采用自適應(yīng)控制律在線估計(jì)電磁力誤差參數(shù),得到所需電磁力,并依據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論分析了控制算法在無擾動(dòng)下的穩(wěn)定性和有擾動(dòng)下的有界性,為避免參數(shù)漂移,基于投影法改進(jìn)了自適應(yīng)律;以能耗和解的連續(xù)性為優(yōu)化指標(biāo),通過非線性優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)了多星電磁編隊(duì)的磁偶極子最優(yōu)分配。仿真結(jié)果表明以電磁力為直接控制變量的自適應(yīng)控制律能實(shí)現(xiàn)多星電磁力編隊(duì)的相對軌道跟蹤控制,非