脉冲和电推进下的地球静止卫星位置保持和轨道转移策略研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fuzi001
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
地球静止卫星的轨道位置已经成为一种越来越稀缺的资源,然而卫星用户的需求依然持续增长,传统的位置保持策略一定程度上造成了轨道位置资源的浪费,同时电推进技术的成熟和在地球静止卫星上的应用也对新的控制策略提出了需求。针对上述问题,本文系统地研究了地球静止卫星的位保控制问题,建立了更优的脉冲位保策略和新的电推进控制策略。研究建立了地球静止卫星平根外推动力学模型和瞬平转换方法。基于动力学分析,对地球静止卫星的摄动方程进行了周期项分离,建立了保留长期项和长周期项的平根外推模型,在短周期项的基础上推导了静止卫星瞬平根数转换方程。模型和方法可以实现高效高精度平根外推和精确可逆的瞬平转换,其中半长轴瞬平转换的精度在10米左右,远高于国内目前常用的转换方法,这为更精准地进行控制规划打下了基础。研究提出了新的地球静止卫星脉冲东西位保控制计算方法,并给出了静止卫星长期位保控制策略。在考虑全摄动的条件下,地球静止卫星东西位保控制量是难以精确且高效求解的,论文在现有控制计算方法的基础上,结合动力学分析得到的摄动长期项和长周期项,设计和实现了新的控制计算方法。相比于当前的位保控制计算方法,本文的方法能够得到更精确稳定的漂移环。研究了电推进条件下的地球静止卫星位保控制问题。给出了解析形式的地球静止卫星连续小推力作用方程,根据电推进位保控制的控制次数多、参数变化区间小的特点,将本文建立的平根外推模型进一步拟平均化,得到计算效率更高的线性时变模型。设计了地球静止卫星电推进位保的控制策略,给出了对应的控制序列优化求解模型,基于无控条件下模型的预报和轨道要素的控制约束,用序列二次规划方法对控制量和控制时间进行最优化求解。研究了电推进平台地球同步卫星转移轨道优化问题。在动力学模型中考虑了地球J2项摄动,基于极大值原理本文推导了最优变轨控制律以及最优轨道转移的一阶必要性边界条件,采用了推力幅值延拓技术和牛顿下山法对最优控制两点边值问题求解。仿真算例表明本文方法的有效性,相对已有结果性能指标可以提升5%左右。综上,针对地球静止卫星的位置保持问题,论文开展了轨道动力学模型、脉冲推力控制策略和电推进控制策略研究,形成一套较为系统的地球静止卫星位保控制方法。平根外推和瞬平转换的方法对地球静止轨道具有普适性,可推广应用于其他地球静止轨道控制问题。脉冲推力控制策略和电推进控制策略实用价值较高,可为当前脉冲位保控制方法的改进和电推进位保控制的设计提供参考。
其他文献
锥体零件是某企业火工品生产中的关键零件,其表面缺陷严重影响军工产品的质量。长期以来锥体零件的表面缺陷检测依赖人工完成,检测存在质量一致性差和检测效率低下的问题,因此检
在现代制造行业领域,尤其是重工业中,焊接技术的发展程度往往标志着整个行业的发达程度。在焊接技术中,机器人焊接技术如今已成为关键技术之一,而其向智能化方向发展已经成为
随着机器人技术的飞速发展,在家庭服务、工业生产等领域对机器人的要求越来越高,其中一方面就是对智能化和灵活性的要求。柔性机器人是近年来机器人领域创新的重要成果,智能
电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一类传感器。随着微电子机械系统(MEMS)设计与加工技术的不断进步,电容式传感器技术的应用愈发广泛。膛压测试技术对火
摄影测量一直都是将视觉技术应用到工程实践中的一个重要方向,近些年来,随着科学技术的不断发展,对测量水平和精度的要求都比之前有了极大的提升。摄影测量以其获取的数据量
在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,新能源的开发利用逐渐受到重视,太阳能以其清洁环保、蕴藏丰富等优点得到了开发利用。光伏发电技术也得到了快速发展,被认为是当前世界上最具有发展前景的新能源技术。而光伏逆变器作为太阳能发电利用中主要的能量变换装置,是目前研究和发展的热点。同时,由于逆变器并联运行可实现大容量和冗余供电,提高了供电系统的灵活性和可靠性,因此逆变器并联系统得到越来越广泛的应用,随着数字
在虚拟仪器逐渐成为主流测试技术的今天,我国目前在航空领域的测试技术还基本处在智能仪器阶段,无法满足日益庞大的系统高精度多功能的测试需求。所以本论文主要工作是开发一个
本文根据多普勒雷达测速原理,进行了多普勒雷达程控跟踪模块设计与控制系统研究。文中分析了普通弹多普勒雷达测速数据处理所采用的数学模型和处理方法。针对复合增程弹,根据其