小脉冲约束下的近圆轨道控制方法研究

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1、第22卷第2期2013年4月航天器工程SPACECRAFTENGINEERINGV01．22No．217小脉冲约束下的近圆轨道控制方法研究黄美丽罗渠赵峭(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要对于近圆轨道平面内参数的控制，采用传统的双脉冲控制方法，一条轨道圈内至多只能进行两次轨道控制，在单次控制小脉冲约束下，整个控制周期会很长。文章针对单次控制小脉冲约束，提出了一种增加一条轨道圈内的轨道控制次数的近圆轨道平面内参数控制方法，达到了相对双脉冲变轨可以大幅缩短整个控制周期的目的。关键词近圆轨道；小脉冲；控制中图分类号：V41

2、2文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．02．004ResearchonControlMethodforNearCircularOrbitUnderRestrictofSmallPulseHUANGMeiliLU0QuZHA0Qiao(BeijingInstituteofSpacecra[tSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Forthecontroloftheparametersofnearlycircularorbitplan

3、e，usingthetraditionaldoublepulsecontrolmethodinoneorbitcirclewouldcostalongperiodundertherestrictofsinglesmallcontrolpulse．Acontrolmethodisproposedwhichincreasesthecontroltimesinoneorbitcircleundertherestrictofsinglesmallcontrolpulse，whichcouldshortenthewholecontrolpe

4、riodeffectively．Keywords：nearcircularorbit；smallpulse；control1引言大部分的应用卫星都是近圆轨道卫星，其中又有很多是需要进行轨道控制的。以选用冻结轨道的遥感卫星为例N-4]，为避免卫星入轨之后进行减速机动，一般入轨时的初始轨道高度相对目标轨道高度有30km左右的负偏置，入轨之后需要由卫星利用自身的推力器进行变轨，将轨道抬升至目标轨道。特殊情况下，初始轨道高度的负偏置量还有可能大于30km，例如我国的海洋二号(HY一2)卫星L5]，初始轨道高度的负偏置量为60km左右。轨道

5、半长轴a、偏心率e、近地点幅角co三个参数的调整可以称为轨道平面内参数的调整，偏心率及近地点幅角(统称为偏心率矢量)的调整是通过横向脉冲(即在轨道平面内垂直于矢径，沿卫星运行方向)在调整半长轴的同时来完成的。对于半长轴负偏置量大于30km的轨道，一般来说，调整偏心率矢量所需的半长轴调整量小于半长轴的偏置量。近圆轨道的控制根据控制前后平面内参数(半长轴、偏心率、近地点幅角)的要求，只需要两个横向脉冲速度增量就可以完成，在工程实现时一般根据总控制量、单次控制时长约束以及控制精度要求，将两个横向脉冲拆分为若干批次的双脉冲控制来完成。采用

6、传统的双脉冲控制方法[6。8]，则一条轨道圈内至多只能进行两次轨道控制，在单次控制小脉冲约束下，单次控制量很小，若轨道调整量大，则总控制次数很多，整个控制周期很长。本文针对这～问收稿日期：2013-02—26：修回日期：2013—03—15基金项目：国家重大航天工程作者简介：黄美丽(1980一)，女，硕士，工程师，从事航天器飞行动力学与控制研究工作。Email：lheartt@hotmail．com。18航天器工程22卷题，提出了一种单次控制小脉冲约束下的近圆轨道平面内参数控制方法，增加在一条轨道圈内的轨道控制次数，可达到大幅缩短

7、整个轨道控制周期的目的，保证在完成提升轨道高度的同时，完成偏心率及近地点幅角的调整。2双脉冲近圆轨道平面内参数控制方法对近圆轨道控制一般采用简化的近似解析解，△V，=等·霉a一)1。△__。。[-。(。A。e“。，)+2d△-P(，A。einy“)Z。]；L。2，△v。一芝譬一△v。c0S一纛(舰一等cOS“，)L㈤smz一面V(mey--学sin乱，)f小都是完全确定的，但速度增量的方向相反，位置正粥一爿等+舾万巩酽]△elCOSUl一万瑟F丽·一垒!!SlnU1一万瑟秀丽(4)△V2一等『I等～托两耳回]APCOSU2一一万瑟

8、Ae乒丽Ae√(：)2+(。)2。in“：一一—=：：竺皇兰一~／(△e；)2+(Ae，)2(5)上述两种情况中，两次机动的顺序都是可以交换的。在实际工程应用中，一般选择将这两个脉冲分成若干个批次的双脉冲来进行控制，每组机动控制施加的速度增量位置不