服務(wù)航天器近場操作技術(shù)可以提高空間服務(wù)的工作效率和實時性。由于近場操作過程需要精確的位置和姿態(tài)控制,并且控制方法的有效性會直接影響服務(wù)航天器的性能和最終的服務(wù)質(zhì)量,因此,本文對近場操作過程中需要用到的控制技術(shù)進行了深入地研究。以微納星對運行于地球同步軌道附近的非合作目標(biāo)航天器抵近飛行以執(zhí)行在軌監(jiān)視任務(wù)為背景,為了高精度地抵近飛行,將整個近場操作過程分為兩個階段:微納星與目標(biāo)航天器的相對距離從400m到100m的第一階段以及相對距離從100m到10m的第二階段,并詳細(xì)研究了微納星在這兩個階段所需的控制方法。本文首先研究了近場操作過程中的模型建立問題,建立了相對運動軌道動力學(xué)模型和姿態(tài)運動模型。研究了微納星在近場操作第一階段采用的控制方法,通過對推力器布局的分析,針對脈沖推力工作模式,基于查表法設(shè)計了推力分配方案。設(shè)計了基于轉(zhuǎn)動-點火-轉(zhuǎn)動的制導(dǎo)邏輯與控制邏輯來實現(xiàn)軌道控制與姿態(tài)控制的切換,同時設(shè)計了非奇異快速終端滑模力矩控制器。最后通過仿真得到最終的相對位置誤差為0.273 1m,相對速度誤差為0.002 m s,相對姿態(tài)和角速度可以在很短的時間內(nèi)收斂,從而驗證了制導(dǎo)與控制邏輯的有效性以... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 近場操作任務(wù)的發(fā)展情況及分析
        1.2.2 基于脈沖推力的相對軌道控制方法的研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.3 基于連續(xù)推力的相對軌道控制方法的研究現(xiàn)狀及分析
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 動力學(xué)建模與推力分配方案設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 坐標(biāo)系定義
    2.3 動力學(xué)模型
        2.3.1 相對運動軌道動力學(xué)模型
        2.3.2 姿態(tài)動力學(xué)模型
        2.3.3 姿態(tài)運動學(xué)模型
    2.4 控制策略設(shè)計與推力分配方案設(shè)計
        2.4.1 控制策略設(shè)計
        2.4.2 推力器布局分析
        2.4.3 基于查表法的推力分配方案
        2.4.4 基于線性規(guī)劃法的推力分配方案
    2.5 本章小結(jié)
第3章 非奇異快速終端滑�？刂品椒ㄑ芯�
    3.1 引言
    3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計
        3.2.1 制導(dǎo)邏輯設(shè)計
        3.2.2 控制算法設(shè)計
    3.3 數(shù)值仿真
        3.3.1 仿真設(shè)置
        3.3.2 仿真結(jié)果及分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于序列凸規(guī)劃的模型預(yù)測控制方法研究
    4.1 引言
    4.2 控制算法設(shè)計
        4.2.1 問題描述
        4.2.2 凸化處理
        4.2.3 序列凸規(guī)劃方法
        4.2.4 基于序列凸規(guī)劃的模型預(yù)測控制算法
    4.3 數(shù)值仿真
        4.3.1 仿真設(shè)置
        4.3.2 仿真結(jié)果及分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間在軌服務(wù)技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 王曉海.  衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò). 2016(03)
[2]多約束航天器飛越式接近的兩級運動規(guī)劃方法[J]. 郝瑞,孟云鶴,郭勝鵬.  上海航天. 2015(03)
[3]空間非合作目標(biāo)的逼近控制仿真研究[J]. 張鑫,張雅聲,姚紅.  空間控制技術(shù)與應(yīng)用. 2014(05)
[4]接近和跟蹤非合作機動目標(biāo)的非線性最優(yōu)控制[J]. 高登巍,羅建軍,馬衛(wèi)華,康志宇,陳曉光.  宇航學(xué)報. 2013(06)
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[6]近距離航天器相對軌道的魯棒自適應(yīng)控制[J]. 梅杰,馬廣富.  宇航學(xué)報. 2010(10)
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博士論文
[1]基于預(yù)測控制的微型共軸無人直升機飛行控制研究[D]. 柯吉.西北工業(yè)大學(xué) 2015
[2]航天器近距離操作自主防撞控制方法研究[D]. 楊維維.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[3]接近空間目標(biāo)的追蹤航天器控制方法研究[D]. 鄔樹楠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]空間自主在軌服務(wù)航天器近距離操作運動規(guī)劃研究[D]. 王平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[5]在軌服務(wù)航天器對目標(biāo)逼近過程動力學(xué)與控制研究[D]. 王峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]自由漂浮空間機器人抓捕目標(biāo)的運動規(guī)劃研究[D]. 程相卿.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]高超聲速飛行器再入末段軌跡在線優(yōu)化[D]. 路釗.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號：3169373