吴潜-基于电磁力的卫星编队动力学与控制研究（毕业论文）

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1、中图分类号：V412.4论文编号：10006SY0915244硕士学位论文基于电磁力的卫星编队动力学与控制研究作者姓名吴潜学科专业飞行器设计指导教师赵育善教授培养院系宇航学院ResearchinDynamicsandControlofElectro-magneticFormationFlightADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuQianSupervisor：Prof.ZhaoYushanSchoolofAstronauticsBeihangUniversity,Beijing,China中图

2、分类号：V412.4论文编号：10006SY0915244硕士学位论文基于电磁力的卫星编队动力学与控制研究作者姓名吴潜申请学位级别硕士指导教师姓名赵育善职称教授学科专业飞行器设计研究方向飞行器总体设计学习时间自年月日起至年月日止论文提交日期年月日论文答辩日期年月日学位授予单位学位授予日期年月日关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学

3、位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意北京航空航天大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：日期：年月日指

4、导教师签名：日期：年月日北京航空航天大学硕士学位论文摘要卫星编队在许多应用领域具有无可比拟的优势，成为当前航天领域的研究热点。出于编队队形保持及重构等原因，通常需要使用推力器对成员卫星的相对位置与姿态进行控制。但是使用常规推力装置的卫星编队也存在以下不足：推进剂的消耗影响编队飞行的寿命，推力器排出的羽流可能会对邻近的卫星造成污染。为此，人们提出了利用星间电磁力及力矩来实现卫星编队控制的方案，称之为电磁编队飞行。对空间环境中的电磁体（载流线圈）之间的电磁作用进行了建模。分析了地磁场对电磁编队的干扰作用。建立了圆轨道下的航天器近距离相对运动模型，包括相对位置模型及姿态

5、运动模型。介绍了电磁编队飞行的电磁作用系统，该作用系统主要由三正交超导线圈以及零动量反作用轮组成。研究了基于C-W方程的电磁编队队形保持控制的方法。建立了编队队形保持控制系统模型，包括相对位置保持控制及姿态稳定控制模型。利用开环和闭环相结合的控制方法对电磁编队队形重构控制问题进行了研究，分析了基于路径规划和路径跟踪的编队队形重构控制方法。采用内外环相结合的方式实现对电磁作用系统的控制，使编队的重构路径跟踪规划轨迹。本文最后对基于电磁力的卫星编队所涉及的关键技术进行梳理，为以后的研究打下基础。关键词：电磁编队，队形保持，队形重构，姿态稳定IX北京航空航天大学硕士学位

6、论文AbstractTheformationflyingsatelliteshavesignificantpracticalvalueinmanyfield.However,formationflyingbasedontraditionalthrustercomeswithseveralchallengessuchaspropellantconsumingandplumecontaminations.Electromagneticformationflight(EMFF)cansolvesuchproblems.EMFFusesforcesandtorquesto

7、controlthepositionandattitudeofsatellitesinformation.Theforce/torquemodelsofringswithcurrentwerebuilt.TheeffectofEarth’smagneticfieldonelectrol-magneticsatelliteswasanalysed.Thedynamicmodelofformationflightwasalsofound,includingrelativepositionandattitudemodels.Theelectro-magneticsyst

8、emsof