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《遙感衛(wèi)星小推力軌道轉(zhuǎn)移控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、第28卷第4期計(jì)算機(jī)仿真2011年4月文章編號(hào)：1006-9348(2011)04—0058—04遙感衛(wèi)星小推力軌道轉(zhuǎn)移控制王俐云．何勝茂(中國(guó)科學(xué)院光電研究院，北京100190)摘要：在太陽(yáng)同步回歸軌道遙感衛(wèi)星的小推力軌道轉(zhuǎn)移挖制問(wèn)題的研究中，小推力推進(jìn)與化學(xué)推進(jìn)方式有本質(zhì)不同，不能再用速度脈沖的方法來(lái)設(shè)計(jì)軌道。針對(duì)推力方式不同的問(wèn)題，采用了一組無(wú)奇點(diǎn)的春分點(diǎn)根數(shù)表示小推力衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)模型，從最優(yōu)控制理論出發(fā)，給出了協(xié)態(tài)變量微分方程和最優(yōu)推力方向，將軌道轉(zhuǎn)移問(wèn)題轉(zhuǎn)化為非線性參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，利用非線性序列二次型規(guī)劃法求解。對(duì)遙感衛(wèi)星在1天回歸和10天回歸軌道之間的
2、轉(zhuǎn)移控制問(wèn)題進(jìn)行仿真，證明了方法的有效性。關(guān)鍵詞：遙感衛(wèi)星；小推力；太陽(yáng)同步回歸軌道；軌道轉(zhuǎn)移；最優(yōu)控制理論；非線性參數(shù)優(yōu)化中圈分類號(hào)：V411．8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼iBLow-—ThrustOrbitTransferControlofRemoteSensingSatelliteWANGLi—yun，HESheng—mao(AcademyofOpto—Electronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)ABSTRACT：Inthispaper，thelow—thrustorbittransferproblem
3、oftheremotesensingsatelliteisstudied．Low—thrustpropulsiondiffersfundamentallyfromchemicalpropulsion．Thedesignoftrajectorycarlnotadoptvelocityim-pulsemethod．Thisarticleutilizesasetoflion—singularpointofequinoctialelementstodescribethelow—thrustsat-eUitesdynamicmodelandgivesthe∞-statev
4、ariabledifferentialequationsandoptimatcontrolratebased011optimalCOntroltheory．Thetrajectorydesignproblemistransformedintonon—linearparameteroptimizationproblemandissolvedusingnon—linearsequentialquadraticprogrammingmethod．Finally，byusingthemethodtosimulatethetransferorbitsfromtherecu
5、rsiveorbitwithonedayrepeatperiodtotheonewithtendaysrepeatpe—od，thee6ective-ne08oftheproposedmethodisverified．-·KEYWORDS：Remotesensingsatellite；Lowthrust；Sun—synchronousandrecursiveorbit；Orbittransfer；Opti-mumCOntroltheory；Nonlinearparameteroptimizationl引言遙感衛(wèi)星包括資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、軍事衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星等，其運(yùn)
6、行軌道多采用太陽(yáng)同步回歸軌道，使衛(wèi)星星下點(diǎn)的地面軌跡經(jīng)過(guò)特定的一段時(shí)間后重復(fù)再現(xiàn)?。不同回歸周期的遙感衛(wèi)星有不同的應(yīng)用，一天回歸的衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)位置詳查，多用于突發(fā)自然災(zāi)害地區(qū)觀測(cè)、軍事敏感地區(qū)偵查，多天回歸的衛(wèi)星可用于全球觀測(cè)和測(cè)繪。這些對(duì)軌道機(jī)動(dòng)提出了更多的需求，需要在一天回歸和多天回歸軌道之間進(jìn)行頻繁變軌。小推力推進(jìn)特點(diǎn)是比沖高、可持續(xù)推進(jìn)、推力可調(diào)、推力精確。與化學(xué)推進(jìn)相比，小推力推進(jìn)可更好地滿足頻繁的變牧稿日期：2010一04一嘶修回日期：2010—04—20—58一軌需求，軌道壽命更長(zhǎng)。然而，小推力推進(jìn)是有限持續(xù)推力，其飛行軌道與傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn)有本質(zhì)
7、的不同，不能用速度脈沖方法來(lái)設(shè)計(jì)，必須采用有限推力模氆進(jìn)行計(jì)算。通常采用的模型有Hill模型B1和Gauss模趔”J，Hill模型僅適用于短距離內(nèi)短時(shí)間內(nèi)飛行器機(jī)動(dòng)問(wèn)題，Gauss模型存在奇點(diǎn)，求解比較困難。針對(duì)此問(wèn)題，本文采用一組無(wú)奇點(diǎn)的春分點(diǎn)根數(shù)來(lái)表示小推力衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)模型【4J，并從最優(yōu)控制理論出發(fā)，給出了協(xié)態(tài)變量微分方程和最優(yōu)控制率，將轉(zhuǎn)移軌道控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化為非線性參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，利用非線性序列二次型規(guī)劃法求解”’。仿真求解了遙感衛(wèi)星在l天回歸和10天回歸軌道之間的轉(zhuǎn)移控制問(wèn)題，證明了該方法的有效性。2模型建立2．1動(dòng)力學(xué)模型由于經(jīng)典軌道根數(shù)描述近圓軌道時(shí)其
8、近地點(diǎn)幅角和平近點(diǎn)角存在
