本文關(guān)鍵詞：地球同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)與在軌保持方法研究

  更多相關(guān)文章： 地球同步衛(wèi)星 轉(zhuǎn)移軌道 位置保持 高斯過(guò)程回歸 故障模式

【摘要】：地球同步衛(wèi)星是運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同且運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等的人造衛(wèi)星,被廣泛用于通訊、氣象、數(shù)據(jù)中繼和導(dǎo)航定位等方面。近年來(lái)同步衛(wèi)星功能的拓展以及高精度導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建的需求對(duì)其有效載荷比與壽命提出了更高的要求。在此背景下,本論文針對(duì)GEO衛(wèi)星的轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)和在軌位置保持方法開(kāi)展了研究,主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:針對(duì)脈沖轉(zhuǎn)移軌道的效能評(píng)估問(wèn)題,提出一種利用高斯過(guò)程回歸快速評(píng)估向GEO軌道轉(zhuǎn)移所需總速度增量的方法。首先,采用DE+SQP混合優(yōu)化算法求解全局最優(yōu)轉(zhuǎn)移軌跡并生成初始軌道根數(shù)為輸入、總速度增量為輸出的訓(xùn)練樣本。然后,通過(guò)選取協(xié)方差函數(shù)建立了高斯過(guò)程回歸模型,并利用訓(xùn)練樣本對(duì)該模型進(jìn)行了訓(xùn)練。該方法可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模轉(zhuǎn)移軌道的快速高精度評(píng)估。仿真結(jié)果表明,評(píng)估10萬(wàn)條轉(zhuǎn)移軌道僅需5.86秒,平均相對(duì)誤差為0.49%。針對(duì)GEO衛(wèi)星小推力轉(zhuǎn)移軌道問(wèn)題,分析了地球陰影對(duì)轉(zhuǎn)移軌道動(dòng)力學(xué)模型的影響,給出了一種基于Lyapunov反饋控制律的小推力轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)方法。構(gòu)建接近商函數(shù)作為反饋控制律的Lyapunov候選函數(shù)。進(jìn)一步推導(dǎo)出局部最優(yōu)推力方向角。仿真結(jié)果表明該方法可實(shí)現(xiàn)向GEO轉(zhuǎn)移的小推力軌道快速解算。針對(duì)地球同步衛(wèi)星位置保持問(wèn)題,給出一種基于日預(yù)報(bào)的小推力位置保持策略。首先,根據(jù)軌道漂移原理,分析了小推力推進(jìn)系統(tǒng)每日進(jìn)行位保的可行性;然后,在四電推力器配置的基礎(chǔ)上,給出了日預(yù)報(bào)方法和小推力位保策略實(shí)施步驟;進(jìn)一步,對(duì)于給定的定點(diǎn)位置,根據(jù)位保精度優(yōu)化了推力器安裝角。仿真結(jié)果表明,該策略的南北和東西位保精度分別為?0.01?和±0.03°,可有效用于GEO衛(wèi)星位置保持任務(wù)。最后針對(duì)故障模式和聯(lián)合推進(jìn)模式研究了兩種情況下的位置保持方法。提出了一種故障模式下的位置保持策略,采用該策略的衛(wèi)星在某電推力器故障時(shí)仍能利用剩余電推力器進(jìn)行位置保持。聯(lián)合推進(jìn)模式分別采用化推和電推進(jìn)行東西和南北位置保持。仿真結(jié)果表明上述兩種策略的定點(diǎn)位置控制精度均在±0.05°以內(nèi),可有效進(jìn)行位置保持。
【關(guān)鍵詞】：地球同步衛(wèi)星 轉(zhuǎn)移軌道 位置保持 高斯過(guò)程回歸 故障模式
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V412.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 本論文研究的目的和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)12-16
• 1.2.1 脈沖轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)方法概述13
• 1.2.2 小推力轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)方法概述13-15
• 1.2.3 GEO衛(wèi)星位置保持方法概述15-16
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 1.3.1 本文的研究思路16-17
• 1.3.2 本文的研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 基于高斯過(guò)程回歸的脈沖轉(zhuǎn)移軌道評(píng)估方法18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)18-22
• 2.2.1 軌道根數(shù)動(dòng)力學(xué)模型18-19
• 2.2.2 軌道攝動(dòng)力模型19-20
• 2.2.3 兩脈沖轉(zhuǎn)移策略20-22
• 2.3 高斯過(guò)程概念22-25
• 2.3.1 高斯分布22-25
• 2.3.2 高斯過(guò)程25
• 2.4 高斯過(guò)程回歸25-29
• 2.4.1 高斯過(guò)程回歸方法25-27
• 2.4.2 高斯過(guò)程回歸的模型選擇27-29
• 2.5 利用GPR方法預(yù)估轉(zhuǎn)移軌道燃料消耗29-30
• 2.6 仿真結(jié)果與分析30-34
• 2.7 本章小結(jié)34-35
• 第3章 基于LYAPUNOV反饋控制律的小推力轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)35-44
• 3.1 引言35
• 3.2 地球陰影對(duì)小推力轉(zhuǎn)移軌道的影響35-36
• 3.3 基于接近商的LYAPUNOV反饋控制算法36-39
• 3.3.1 小推力轉(zhuǎn)移軌道優(yōu)化方法36
• 3.3.2 接近商的定義36-38
• 3.3.3 針對(duì)單一軌道根數(shù)的Lyapunov反饋控制律38-39
• 3.4 基于接近商LYAPUNOV反饋控制律的推進(jìn)器工作效率39-40
• 3.5 利用LYAPUNOV反饋控制律設(shè)計(jì)地球同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道40
• 3.6 仿真結(jié)果與分析40-43
• 3.7 本章小結(jié)43-44
• 第4章 基于電推進(jìn)的GEO衛(wèi)星軌道保持方法設(shè)計(jì)44-61
• 4.1 引言44
• 4.2 動(dòng)力學(xué)模塊及電推力器布局44-45
• 4.3 同步軌道衛(wèi)星漂移原理45-48
• 4.3.1 南北漂移45-46
• 4.3.2 東西漂移46-48
• 4.4 電推進(jìn)同步位保方法48-51
• 4.4.1 可行性分析48
• 4.4.2 位保方法48-51
• 4.5 仿真結(jié)果與分析51-60
• 4.5.1 燃料最優(yōu)推力安裝角51-53
• 4.5.2 針對(duì)不同定點(diǎn)位置的仿真驗(yàn)證53-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第5章 故障模式及聯(lián)合推進(jìn)模式位置保持策略61-74
• 5.1 引言61
• 5.2 電推進(jìn)故障模式下地球同步衛(wèi)星位置保持控制方法61-64
• 5.2.1 推力器N_(A-)或S_(D+)發(fā)生故障61-64
• 5.2.2 推力器N_(A-)或S_(D+)發(fā)生故障64
• 5.3 化學(xué)推進(jìn)與電推進(jìn)聯(lián)合位置保持64-67
• 5.3.1 推力器布局65
• 5.3.2 聯(lián)合位置保持方法65-67
• 5.4 仿真結(jié)果與分析67-73
• 5.4.1 全電推位置保持故障工況67-70
• 5.4.2 化推與電推聯(lián)合位置保持70-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單79-80
• 致謝80

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4 通訊員 楊冰邋姜寧 記者 呂賢如;嫦娥一號(hào)中途修正再度取消[N];光明日?qǐng)?bào);2007年

5 本版編輯邋白瑞雪 李宣良 田兆運(yùn) 王玉山;依依惜別轉(zhuǎn)身去,“嫦娥”這回真奔月[N];新華每日電訊;2007年

6 見(jiàn)習(xí)記者 李淑Y，

本文編號(hào)：859251