21世紀以來,隨著航天技術的快速發(fā)展,人類在空間活動中的探測距離越來越遠,燃料逐漸成為深空探測任務能否順利完成的關鍵因素。近些年,人們提出以太陽帆和電動帆為代表的新興航天器,分別由太陽光壓和太陽風動能作為動力源而不消耗任何推進劑,因此非常適用于深空探測任務。太陽帆和電動帆的出現使得航天器可以運行在非開普勒軌道上,能夠為通信中繼、空間物理研究和天文觀測等空間科學任務提供理想平臺,引起了國內外科研機構和專家的重視。本文針對日心懸浮軌道和平動點軌道兩大類非開普勒軌道附近的相對運動動力學與控制問題展開研究,主要工作包括:1)太陽帆日心懸浮軌道及其附近的協(xié)同編隊研究。首先分析了每一類太陽帆圓形日心懸浮軌道及其穩(wěn)定性。然后對于橢圓的情形,基于反射比調節(jié)裝置（reflecitvity control device,簡稱RCD）太陽帆給出了行星同步懸浮軌道的形成條件,以及在最大帆面反射比限制下可行的懸浮軌道參數集。提出將多個太陽帆部署在橢圓懸浮軌道附近進行協(xié)同編隊,以代數圖來表征編隊系統(tǒng)的內部通信拓撲。針對狀態(tài)信息完全可知和無速度測量信息兩種典型情況分別提出多太陽帆協(xié)同編隊的分布式控制策略,使得各太陽... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：161 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現狀分析
        1.2.1 太陽帆及太陽帆編隊
        1.2.2 電動帆及電動帆編隊
        1.2.3 平動點附近的編隊
    1.3 論文的工作與創(chuàng)新點
        1.3.1 論文的研究內容
        1.3.2 論文的創(chuàng)新點
第二章 太陽帆日心懸浮軌道及其附近的編隊
    2.1 太陽帆圓形日心懸浮軌道
        2.1.1 太陽帆理想光壓力模型
        2.1.2 太陽帆圓形日心懸浮軌道及其分類
        2.1.3 太陽帆圓形日心懸浮軌道穩(wěn)定性分析
    2.2 太陽帆橢圓日心懸浮軌道
        2.2.1 基于RCD的太陽帆光壓力模型
        2.2.2 太陽帆橢圓行星同步懸浮軌道
    2.3 日心懸浮軌道附近的太陽帆協(xié)同編隊
        2.3.1 太陽帆編隊動力學模型
        2.3.2 代數圖論基礎
        2.3.3 相對狀態(tài)完全可知的協(xié)同編隊
        2.3.4 無相對速度測量的自適應協(xié)同編隊
        2.3.5 仿真驗證
    2.4 小結
第三章 電動帆日心懸浮軌道及其附近的編隊
    3.1 電動帆圓形日心懸浮軌道
        3.1.1 電動帆簡化推力模型
        3.1.2 電動帆圓形日心懸浮軌道
    3.2 電動帆橢圓日心懸浮軌道
        3.2.1 電動帆數值擬合推力模型
        3.2.2 電動帆幾何解析推力模型
        3.2.3 電動帆橢圓行星同步懸浮軌道
    3.3 日心懸浮軌道附近的電動帆協(xié)同編隊
        3.3.1 電動帆編隊動力學模型
        3.3.2 通信拓撲圖為無向時的協(xié)同編隊
        3.3.3 通信拓撲圖為有向時的協(xié)同編隊
        3.3.4 仿真驗證
    3.4 小結
第四章 日心懸浮軌道之間的相對運動
    4.1 圓形日心懸浮軌道之間的相對運動
        4.1.1 圓形日心懸浮軌道要素
        4.1.2 參數化相對運動模型
        4.1.3 頻率非通約相對運動邊界值
        4.1.4 頻率通約相對運動邊界值
    4.2 橢圓日心懸浮軌道之間的相對運動
        4.2.1 橢圓日心懸浮軌道要素
        4.2.2 參數化相對運動模型
        4.2.3 頻率非通約相對運動邊界值
        4.2.4 頻率通約相對運動邊界值
        4.2.5 仿真驗證
    4.3 近距離編隊飛行幾何特性
        4.3.1 相對運動近似模型
        4.3.2 小偏心率參考軌道編隊飛行構形
        4.3.3 編隊飛行相對運動邊界值
        4.3.4 仿真驗證
    4.4 小結
第五章 平動點附近連續(xù)小推力航天器的自適應協(xié)同編隊
    5.1 圓形限制性三體問題
        5.1.1 動力學模型
        5.1.2 平動點位置及穩(wěn)定性分析
    5.2 平動點附近的Halo軌道
        5.2.1 平動點軌道近似周期解
        5.2.2 微分修正算法求解Halo軌道
        5.2.3 Halo軌道的傅里葉級數近似
    5.3 基于連續(xù)小推力的自適應協(xié)同編隊
        5.3.1 問題描述
        5.3.2 無相對速度測量的自適應協(xié)同編隊
        5.3.3 存在質量不確定性的自適應協(xié)同編隊
        5.3.4 仿真驗證
    5.4 小結
第六章 結論與展望
    6.1 論文工作總結
    6.2 未來研究展望
參考文獻
附錄
致謝
在學期間主要學術成果



本文編號：3160708