基于大气阻力的卫星编队沿航迹方向的变结构控制.pdf

《基于大气阻力的卫星编队沿航迹方向的变结构控制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、上海航天第29卷2012年第4期AERoSPACESHANGHAI文章编号：1006一I630(2012)04—0027—04基于大气阻力的卫星编队沿航迹方向的变结构控制何益康，彭仁军，杜耀珂(上海航天控制技术研究所，上海200233)摘要：分析了大气阻力对近地轨道卫星轨道参数的影响，用变结构控制设计了基于大气阻力的编队构型沿航迹方向坂控制。将中心的漂移距离和编队卫星的面质比之差作为输入量，设计滑模面进行编队控制，用极限环方式消除了在滑膜面附近的频繁切换。仿真结果验证了该控制律的正确性。关键词：近地轨道卫星；

2、变结构控制；大气阻力；编队构型中图分类号：V412．4文献标志码：AAVariableStructureControlMethodofIn—TrackDriftofSatelliFormationC0nfigurati0nsBasedonAtmosphereDragHEYi—kang，PENGRen—jun，DUYao—ke(ShanghaiAerospaceControlEngineeringInstitute，Shanghai200233，China)Abstract：Theeffectoftheatmo

3、spheredragontheorbitparametersofthelowearthsatellitewasanalyzedinthispaper．Thecontrolofthein-trackdriftoftheformationconfigurationwasdesignedbyusingvariouscontrolmethodbasedontheatmospheredrag．Thedriftifthecenterandthedifferenceofthearea—massratiobetweenthe

4、formationsatelliteswereservedastheinputtodesigntheslidingmodeforcontrollingtheformation．Theproblemthatthestructureswitchedfrequentlywassolvedbydesigningmargincircle：Thesimulationresultsshowedthatthiscontro11awwascorrect．Keywords：Lowearthsatellite；Variablest

5、ructurecontrol；Atmospheredrag；Formationconfiguration0引言时的半长轴补偿抑制大气阻力对编队构型的破坏，合成孔径雷达成像是编队卫星的一个重要发展仍需消耗燃料，并未完全利用大气阻力。本文分析了大气阻力对构型的影响规律，对将大气阻力转为方向。系统实现任务功能的前提是具有相对稳定的编队构型l_】]。但在空间各种摄动因素影响下编队构控制力以控制编队沿航迹方向进行了研究。型会逐渐遭到破坏，因此需要对构型进行保持控制以满足观测任务的要求。对近地轨道编队卫星来1相对运动模型

6、说，大气摄动是造成构型破坏的主要因素]。文献考虑由两颗卫星组成的编队，其中作为相对运E3]分析了大气阻力对编队的影响。半长轴的衰减动参考基准的卫星为参考星，另一颗为伴随星。文主要与面质比有关，参考星与伴随星运行于近圆轨献E5]给出了线性化的编队卫星相对运动方程，其中道时，每圈的半长轴衰减为一常量，大气阻力对平纬沿航迹方is]的距离，满足关系度幅角的影响呈时间的二次方关系。文献[4]研究了大气摄动影响下构型的破坏状况，提出了补偿大jf全。一△一(一0。)一2APcos0+2sin；㈩气摄动影响的半长轴修正方法，

7、但该法仅是通过定l—Ar—T一一+2△cos+2△Psin．收稿日期：2010—04—01；修回日期：2O1O一04—15作者简介：何益康(1985一)，男，硕士生，主要研究方向为卫星轨式中：r，分别为沿航迹方向的距离和速度；a为道分析和姿态控制。参考星的半长轴；为参考星的速度；0，O0分别为卫上海航天AEROSPACESHANGHAI第29卷2012年第4期星纬度幅角及其初值；e，e为离心率矢量的分量；星半长轴的变化量；△是为编队卫星面质比之差。符号“△”表示伴随星与参考星间对应参数之差。因此，伴随星与参考

8、星的半长轴之差的变化率基于相对运动动力学的分析，编队卫星的轨道与面质比之差近似成线性关系。当保持参考星的面面法线和轨道面内的运动相互独立，不存在耦合。质比不变时，可通过调整伴随星面质比方式控制两在轨道面内的运动沿航迹方向与地心矢径方向的运星间的半长轴差变化率，进而控制半长轴之差，实现动虽有一定的耦合，但当存在半长轴之差时，沿航迹对沿航迹相对漂移的控制。由于卫星的质量在一定方向中心随时问一直漂移，而地