圓型限制性三體問題相對運動解析研究
發(fā)布時間：2021-04-09 10:35
針對圓型限制性三體問題共線平動點附近周期/擬周期軌道下的相對運動問題,提出一種新的、通用的解析研究方法。在周期/擬周期軌道近似解析解的基礎(chǔ)上,結(jié)合微分修正方法,獲得了精確的周期/擬周期軌道。對周期/擬周期軌道的單值矩陣進行分析,同時借鑒Floquet理論核心思想,建立了六個相對運動模態(tài),并將相對運動表示為六個相對運動模態(tài)的線性組合,獲得了相對運動的近似解析解。最后在地-月系統(tǒng)圓型限制性三體問題下,以L1點作為研究對象,分別以Halo軌道、Lissajous軌道和Lyapunov軌道為參考軌道,對相對運動模態(tài)和相對運動進行仿真分析,說明了相對運動模態(tài)的正確性以及相對運動近似解析解的有效性。
【文章來源】：宇航學報. 2020,41(02)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：12 頁
【部分圖文】：
地-月系統(tǒng)CRTBP下的會合坐標系和L1會合坐標系
相對運動通常涉及兩航天器,即目標航天器和追蹤航天器。假設(shè)目標航天器的運行軌道為地-月L1點附近的一條周期/擬周期軌道,追蹤航天器運行在目標航天器附近。故本文相對運動特指,以某個Halo/Lyapunov/Lissajous軌道為參考軌道,研究航天器在此參考軌道附近相對此參考軌道的運動。本文研究相對運動的目的是獲得與近地軌道CW方程類似的CRTBP下相對運動的近似解析解。下面以Halo軌道作為目標航天器的運行軌道為例,介紹相對運動的研究方法。
表2 Halo軌道相對運動6個模態(tài)初始值Table 2 Initial values of six modes of relative motion with Halo orbit as reference orbit 模態(tài) 初始值/DU 模態(tài)1 [-0.3334 0.1021 0.0221 -0.8518 0.3615 0.1474 ]T 模態(tài)2 [-0.3335 -0.1021 0.0221 0.8517 0.3616 -0.1473 ]T 模態(tài)3 [0.1538 0.0002 0.5202 0.0002 -0.8401 0 ]T 模態(tài)4 [-0.0001 0.5565 -0.0002 0.5508 0 0.6220]T 模態(tài)5 [-0.0006 0.5500 -0.0163 0.4575 -0.0181 -0.6983]T 模態(tài)6 [-0.0006 -0.5500 -0.0169 -0.4575 -0.0178 0.6983]T圖4表示真實Halo軌道相對運動與反演Halo軌道相對運動的對比。真實相對運動為追蹤航天器的軌道數(shù)據(jù)與目標航天器的軌道數(shù)據(jù)之差;反演相對運動是由相對運動近似解析解式(32)生成。從圖4可以看出,反演相對運動與真實相對運動相一致,雖然由于線性化的原因會不可避免地出現(xiàn)一定的誤差,但依然可以說明本方法的有效性。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種計算三體問題周期軌道的新方法[J]. 鄭越,泮斌峰,唐碩. 宇航學報. 2017(04)
[2]日地平動點編隊飛行自抗擾軌道維持控制[J]. 姜春生,王永,李恒年,樓張鵬. 空間控制技術(shù)與應(yīng)用. 2017(01)
[3]日心懸浮軌道航天器編隊飛行控制[J]. 張楷田,樓張鵬,王永,程松松. 信息與控制. 2016(01)
[4]深空環(huán)境下衛(wèi)星編隊飛行隊形重構(gòu)實時重規(guī)劃[J]. 黃海濱,馬廣富,莊宇飛,呂躍勇. 宇航學報. 2012(03)
[5]基于改進PEA的日地L2平動點編隊飛行高精度位置保持[J]. 王峰,陳雪芹,張世杰,曹喜濱. 宇航學報. 2011(05)
[6]Motion modeling and formation form analysis of spacecraft near collinear libration points[J]. 崔平遠,李鵬,崔祜濤. Journal of Harbin Institute of Technology. 2009(05)
[7]平動點軌道的動力學與控制研究綜述[J]. 徐明. 宇航學報. 2009(04)
[8]Halo軌道Richardson三階近似解析解的改進[J]. 盧松濤,趙育善. 宇航學報. 2009(03)
[9]共線平動點的動力學特征及其在深空探測中的應(yīng)用[J]. 侯錫云,劉林. 宇航學報. 2008(03)
博士論文
[1]拉格朗日點附近編隊飛行動力學與控制方法研究[D]. 李鵬.哈爾濱工業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]基于Halo軌道的航天器編隊飛行[D]. 尹軍用.清華大學 2006
本文編號：3127469
【文章來源】：宇航學報. 2020,41(02)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：12 頁
【部分圖文】：
地-月系統(tǒng)CRTBP下的會合坐標系和L1會合坐標系
相對運動通常涉及兩航天器,即目標航天器和追蹤航天器。假設(shè)目標航天器的運行軌道為地-月L1點附近的一條周期/擬周期軌道,追蹤航天器運行在目標航天器附近。故本文相對運動特指,以某個Halo/Lyapunov/Lissajous軌道為參考軌道,研究航天器在此參考軌道附近相對此參考軌道的運動。本文研究相對運動的目的是獲得與近地軌道CW方程類似的CRTBP下相對運動的近似解析解。下面以Halo軌道作為目標航天器的運行軌道為例,介紹相對運動的研究方法。
表2 Halo軌道相對運動6個模態(tài)初始值Table 2 Initial values of six modes of relative motion with Halo orbit as reference orbit 模態(tài) 初始值/DU 模態(tài)1 [-0.3334 0.1021 0.0221 -0.8518 0.3615 0.1474 ]T 模態(tài)2 [-0.3335 -0.1021 0.0221 0.8517 0.3616 -0.1473 ]T 模態(tài)3 [0.1538 0.0002 0.5202 0.0002 -0.8401 0 ]T 模態(tài)4 [-0.0001 0.5565 -0.0002 0.5508 0 0.6220]T 模態(tài)5 [-0.0006 0.5500 -0.0163 0.4575 -0.0181 -0.6983]T 模態(tài)6 [-0.0006 -0.5500 -0.0169 -0.4575 -0.0178 0.6983]T圖4表示真實Halo軌道相對運動與反演Halo軌道相對運動的對比。真實相對運動為追蹤航天器的軌道數(shù)據(jù)與目標航天器的軌道數(shù)據(jù)之差;反演相對運動是由相對運動近似解析解式(32)生成。從圖4可以看出,反演相對運動與真實相對運動相一致,雖然由于線性化的原因會不可避免地出現(xiàn)一定的誤差,但依然可以說明本方法的有效性。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種計算三體問題周期軌道的新方法[J]. 鄭越,泮斌峰,唐碩. 宇航學報. 2017(04)
[2]日地平動點編隊飛行自抗擾軌道維持控制[J]. 姜春生,王永,李恒年,樓張鵬. 空間控制技術(shù)與應(yīng)用. 2017(01)
[3]日心懸浮軌道航天器編隊飛行控制[J]. 張楷田,樓張鵬,王永,程松松. 信息與控制. 2016(01)
[4]深空環(huán)境下衛(wèi)星編隊飛行隊形重構(gòu)實時重規(guī)劃[J]. 黃海濱,馬廣富,莊宇飛,呂躍勇. 宇航學報. 2012(03)
[5]基于改進PEA的日地L2平動點編隊飛行高精度位置保持[J]. 王峰,陳雪芹,張世杰,曹喜濱. 宇航學報. 2011(05)
[6]Motion modeling and formation form analysis of spacecraft near collinear libration points[J]. 崔平遠,李鵬,崔祜濤. Journal of Harbin Institute of Technology. 2009(05)
[7]平動點軌道的動力學與控制研究綜述[J]. 徐明. 宇航學報. 2009(04)
[8]Halo軌道Richardson三階近似解析解的改進[J]. 盧松濤,趙育善. 宇航學報. 2009(03)
[9]共線平動點的動力學特征及其在深空探測中的應(yīng)用[J]. 侯錫云,劉林. 宇航學報. 2008(03)
博士論文
[1]拉格朗日點附近編隊飛行動力學與控制方法研究[D]. 李鵬.哈爾濱工業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]基于Halo軌道的航天器編隊飛行[D]. 尹軍用.清華大學 2006
本文編號：3127469
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