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《低軌編隊(duì)衛(wèi)星構(gòu)形保持的模糊PID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27卷第4期計(jì)算機(jī)仿真2010年4月文章編號(hào)：1006-9348(2010)04一00“一06低軌編隊(duì)衛(wèi)星構(gòu)形保持的模糊PID控制李偉，趙黎平(中國(guó)科學(xué)院光電研究院，北京100080)摘要：近地軌道上的編隊(duì)衛(wèi)星，大氣攝動(dòng)和J2項(xiàng)攝動(dòng)是影響編隊(duì)構(gòu)形的主要因素，編隊(duì)會(huì)造成衛(wèi)星編隊(duì)構(gòu)形產(chǎn)生沿航跡方向漂移，導(dǎo)致隊(duì)形發(fā)散，面質(zhì)比差直接決定-『漂移的方向和速度。因此可以通過(guò)調(diào)整面質(zhì)比差消除漂移?？梢韵鄬?duì)隊(duì)形繞飛中心的漂移距離為輸入量，以衛(wèi)星面質(zhì)比差為控制量。用模糊控制和PID控制相結(jié)合設(shè)計(jì)控制器消除編隊(duì)構(gòu)形的航跡引起的漂移。實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的自尋優(yōu)模糊控制。仿真利用MATLAB鏈
2、接STK實(shí)現(xiàn)模糊PID控制的仿真，結(jié)果表明，對(duì)于兩顆衛(wèi)星構(gòu)成的構(gòu)形長(zhǎng)半軸為10km的共面繞飛橢圓，相對(duì)構(gòu)形沿航跡漂移距離能夠控制在40m之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：大氣阻力；模糊控制；衛(wèi)星編隊(duì)中圖分類(lèi)號(hào)：V448．22+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AFuzzyPIDControlAppliedtoSatellitesFormationConfigurationMaintenanceinLowEarthOrbitLIWei，ZHAOLi—ping(AcademyofOpto—Electronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100080，Chi
3、na)ABSTRACT：FormationflyingsatellitesinLEOorbit[1iemainlyinfluencedbyJ2perturbationandatmosphericdragperturbation．whichresultsinIn—trackdriftofsatelliteformationConfiguration．Thedifferenceofthearea—to—massratiosdirectlyinfluencesthedrift’sdirectionandvelocit)r，80In—trackdriftcanbecontro
4、lledbytheadjustmentofthearea—massratio．Takingthedriftdistanceoftheformationcenter船tlleinputanddifferenceofarea—inagsratio酗thecontrolvariable．a(chǎn)self—adaptivePIDcontrollerbasedonfuzzycontrolwasdesigned．Amethodfirin-tegyatingMATLABwithSTKusingSTK／Connectmoduleisappliedforsimulation．Presente
5、dwitlldetailedsimulationresults．thedriftdistanceoftheformationcentercallbecontroHedwithin40m．KEYWORDS：Atmosphered弼；FuzzyPIDcontrol；Formationsatellitesl引言衛(wèi)星編隊(duì)飛行是近年來(lái)國(guó)際航天動(dòng)力學(xué)與控制領(lǐng)域興起的研究熱點(diǎn)之一，在電子偵察、導(dǎo)航定位、氣象觀測(cè)、移動(dòng)通訊等方面具有單顆衛(wèi)星無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。為了較好地實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星編隊(duì)的功能，組成編隊(duì)的分布式衛(wèi)星必須密切配合、協(xié)同工作。因此，衛(wèi)星編隊(duì)的隊(duì)形保持和控制是實(shí)現(xiàn)編隊(duì)飛行的關(guān)鍵技術(shù)之
6、一。對(duì)于近地軌道上的編隊(duì)衛(wèi)星，大氣攝動(dòng)和J2項(xiàng)攝動(dòng)是影響編隊(duì)構(gòu)形的主要因素，文獻(xiàn)[1]指出，當(dāng)主星和伴星偏心率之差很小時(shí)，J2項(xiàng)攝動(dòng)對(duì)相對(duì)構(gòu)形的影響以沿主星航跡向的漂移為主。當(dāng)參考軌道高度低于500kin時(shí)，大氣攝動(dòng)是影響隊(duì)形漂移的主要因素，由于相對(duì)平均半長(zhǎng)軸和相對(duì)偏心率收稿日期：2009-01—15修回日期：2009—02～22發(fā)生長(zhǎng)期偏移，導(dǎo)致相對(duì)平均平近地點(diǎn)角的變化，最后導(dǎo)致編隊(duì)相對(duì)軌道沿主星航跡向漂移。文獻(xiàn)[3]研究了大氣攝動(dòng)影響下構(gòu)形的發(fā)散情況，并提出了補(bǔ)償大氣攝動(dòng)影響的長(zhǎng)半軸修正方法。文獻(xiàn)[4]中采用Mamdan模糊推理算法設(shè)計(jì)控制器，調(diào)整編隊(duì)衛(wèi)星面質(zhì)比差
7、，對(duì)相對(duì)隊(duì)形沿航跡方向的漂移進(jìn)行了有效地控制。本文將模糊控制理論與PID算法相結(jié)合，研究利用大氣阻力差的被動(dòng)式軌道控制方法，該方法將J2攝動(dòng)視為擾動(dòng)，通過(guò)改變伴星面質(zhì)比，調(diào)整編隊(duì)衛(wèi)星的面質(zhì)比差，實(shí)現(xiàn)對(duì)低軌編隊(duì)衛(wèi)星航跡向漂移的控制。2系統(tǒng)描述2．I大氣攝動(dòng)影響下的編隊(duì)構(gòu)形漂移考慮近地軌道上由兩顆衛(wèi)星組成的編隊(duì)，其中作為相對(duì)運(yùn)動(dòng)參照基準(zhǔn)的衛(wèi)星稱(chēng)為主星，另一個(gè)稱(chēng)為伴星?；贑W—ll—方程"1描述的編隊(duì)構(gòu)形，編隊(duì)飛行衛(wèi)星相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡在參考星軌道面內(nèi)的投影為長(zhǎng)、短軸之比2：1的橢圓，垂直參考星軌道面的運(yùn)動(dòng)則為與軌道面內(nèi)運(yùn)動(dòng)不耦合的振動(dòng)。衛(wèi)星在大氣攝動(dòng)下只有平
