航天器轨道机动的闭环控制精度分析-论文.pdf

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1、第35卷第9期宇航学报Vo1．35No．92014年9月JournalofAstronauticsSeptember2014航天器轨道机动的闭环控制精度分析周洋，闰野，黄煦，朱正龙(国防科学技术大学航天科学与工程学院，长沙410073)摘要：利用线性协方差分析法对航天器在闭环控制作用下轨道机动的精度问题进行了研究。首先，分析了存在的主要误差，给出了误差影响下航天器轨道机动闭环控制的系统框图。然后建立了开环和闭环控制系统协方差分析的数学模型，并根据轨道方程线性化给出了脉冲速度修正算法。对赤道大椭圆轨道卫星开环和闭环控制下轨道机动的精度问题进行了分析，与MonteCarlo仿

2、真结果与一致，校验了方法的有效性与正确性。关键词：轨道机动；线性协方差分析法；精度；闭环控制中图分类号：V448．2文献标识码：A文章编号：1000—1328(2014)09—1015-07DOI：10．3873／j．issn．1000—1328．2014．09．005AccuracyAnalysisofClosed·LoopControlforSpacecraftOrbitManeuverZHOUYang，YANYe，HUANGXu，ZHUZheng—long(CollegeofAerospaceScienceandEngineering，NationalUnivers

3、ityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：Orbitalmaneuveraccuracyanalysisproblemisstudiedbyusinglinearcovarianceanalysistechniquesinthispaper．Firstly．themainexistingenl0rsareanalyzedandaclosed-loopcontrolsystemfororbitmaneuverisestablished．Then，themodelsandequationsforlinearcov

4、arianceorbitmaneuverproblemunderbothopen-loopandclosed—loopcontrolsaredevelopedrespectively．Andcorrectionalgorithmispresentedbasedonorbitmotionequationlinearization．Atlast，theterminalstateaccuraciesofhigheccentricorbitmaneuverunderbothopen—loopandclosed-loopcontrolsisanalyzed．Andthevalidi

5、tyoftheresultsderivedfromlinearcovariancetechniquesisprovedbyusingMonteCarlosimulations．Keywords：Orbitalmaneuver；Linearcovarianceanalysistechnique；Accuracy；Closed—Loopcontrol计的，但实际轨迹由于存在初始状态偏差、环境摄0引言动、控制器和传感器偏差等因素，将逐渐偏离标航天器轨道机动广泛应用于各类空间任务，如称设计轨道，不能很好地完成预定任务甚至导致任深空探测、交会对接、在轨服务、接近观测等。地球务失败。

6、轨道机动闭环控制是指根据当前估计状态同步轨道(GEO)卫星在预警、通信、数据中继等和闭环控制算法，通过施加速度脉冲来修正实际轨民用和军用领域发挥着举足轻重的作用，具有高价道。所以，在各种误差影响下轨道机动闭环控制的值、高成本的特点。因此对GEO目标的在轨接近观终端精度是我们非常关心的问题。测具有重要意义，有助于更好地完成在轨服务任偏差的传播分析主要有MonteCarlo仿真方务J。赤道大椭圆轨道(E．HEO)航天器通过轨道法和线性协方差分析法。MonteCarlo仿真是简单机动能够实现对多个GEO目标的接近观测，从而更的随机抽样统计，适用于各类问题。其不足之处是好地了解和

7、掌握GEO卫星的运行状态。需要上千次甚至上万次的仿真，消耗时间较长。文在进行初步轨迹规划时往往是基于标称轨道设献[5]利用MonteCarlo仿真分析了影响交会精度的收稿日期：2013-05-09；修回日期：2013—10-061016宇航学报第35卷各类误差因素，并分析了误差因素对精度影响的大图1中，，x分别表示航天器的实际状态，估小。文献[6]设计了存在交互作用的正交试验，利计状态和标称状态。z是观测值，是根据闭环控制用MonteCarlo仿真分析一个远距离导引任务各误算法得到的脉冲修正速度，△l，是实际脉冲修正速差源的交