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基于Floquet模态的平动点航天器编队构形设计与控制一体化方法被引量：3: 2011年; 基于Floquet理论研究三体平动点周期轨道航天器编队的构形设计与控制方法.首先,介绍平动点周期轨道的Floquet理论,对Floquet模态进行仿真分析,利用Floquet模态可以线性表达相对于平动点周期轨道的运动偏差,并推导出了其模态系数的时间函数表达式,对于Z振幅较小的halo轨道,证明了周期模态的系数接近常值;在此基础上,应用Floquet模态对平动点轨道航天器编队构形进行设计,利用周期模态3,5或模态4,6的组合得到了多类特殊的规则构形;最后,提出了同时控制5个Floquet模态的相对运动轨道控制方法,仿真表明:该方法有效,并具有精度高、频度低、燃耗省等优势.本文形成了一种基于Floquet模态理论的平动点轨道航天器编队构形设计与控制的一体化方法,并基于该方法得到了几类特殊的规则构形,这对于深空探测任务轨道设计有重要的参考价值.; 孟云鹤张跃东戴金海; 关键词：限制性三体问题航天器编队飞行构形设计

Halo轨道编队构型重构最优控制研究被引量：2: 2011年; 变长度的测量基线与空间构型的多样性是航天器以编队方式执行深空探测任务的优势之一,该优势的发挥与航天器编队构型重构能力密切相关。针对Halo轨道编队构型重构问题开展研究,分析了Halo轨道编队的构型特性,推导了Halo轨道编队构型重构最优控制的Hamilton方程,基于第一类生成函数构造了最优控制Hamilton方程的迭代求解方法;分别在圆型限制性三体模型和双圆型限制性四体模型中,对地月Halo轨道编队构型重构的最优控制问题进行了仿真计算,验证了迭代求解方法的有效性;仿真结果表明,太阳引力摄动对地月Halo轨道编队构型重构的控制能耗具有较大的影响,选取恰当的重构时机可降低控制能耗。; 张跃东孟云鹤桂忱戴金海; 关键词：平动点最优控制

基于J_2摄动的人工冻结轨道控制方法研究被引量：1: 2011年; 自然情况下,由地球非球形摄动J2项形成的冻结轨道的倾角必须等于某临界倾角,限制了冻结轨道的应用范围.文章提出仅在横向或者在横向以及径向2个方向均施加连续常值小推力的2种控制策略,在非临界倾角条件下,实现"人工"冻结效果.对控制策略进行了优化设计,在确保不会对其他轨道要素的长期变化产生影响的前提下,使得燃耗最小.进一步从理论上证明了横向控制比径向控制更节省能量.仿真算例表明,相比已有的2种研究方法,本文提出的能量最优控制策略相同条件下可分别节省54.6%或86%的燃料.; 王功波孟云鹤郑伟汤国建; 关键词：连续小推力

双月旁转向周期轨道的解集域分析: 2010年; 双月旁转向周期轨道是限制性三体问题框架下的一类大尺度周期轨道.首先,分析了双月旁转向周期轨道的形成机理,采用了圆锥曲线拼接法进行轨道的初步设计;其次,深入剖析了双月旁转向周期轨道的解集域空间,并结合数值仿真,绘制了解集域内轨道参数的分布图;最后,比较了不同地心拱线旋转角速度下的轨道参数,并给出了两条典型轨道在各种坐标系下的轨道图形.结果表明:采用圆锥曲线拼接法进行双月旁转向周期轨道的解集分析是可行的,计算数据和结论能够为进一步轨道设计提供参考.; 罗宗富孟云鹤汤国建

双月旁转向轨道的修正方法研究被引量：3: 2011年; 双月旁转向轨道是深空探测中有应用潜力的一类非线性轨道.在CR3BP模型下得到了双月旁转向轨道,通过分析轨道的误差传播特性,制定了双月旁转向轨道的修正原则,提出了"关键节点"加"显式制导"的修正思路;给出了考虑太阳引力作用的R4BP模型,针对初始误差、导航误差、修正执行误差和太阳引力摄动偏差进行了轨道修正仿真,得到了基于Monte-Carlo方法的轨道修正统计结果.在此基础上,采用了"初值速度补偿"与"显式制导"相结合的思路修正初始误差、导航误差、修正执行误差和太阳引力作用,仿真表明:这一方法能够较大程度地降低轨道修正所需的冲量.结果和结论能够为双月旁转向轨道的工程应用提供参考.; 罗宗富孟云鹤汤国建; 关键词：限制性三体问题显式制导

相对非圆轨道的悬停控制方法研究被引量：5: 2011年; 自然情况下,连续有限推力条件下,设计了伴随卫星相对于椭圆以及双曲线参考轨道卫星在任意位置实现悬停的开环控制方法.考虑到摄动及推力误差,在开环控制的基础上设计了用于构形保持的自适应无抖振滑模变结构反馈控制律,在保留变结构控制强鲁棒性特点的基础上,有效抑制了高频抖振.仿真结果表明,存在未知外界干扰的情况下,反馈控制力是连续的,且稳态误差小于104m.最后以"Moliya"和静止轨道为例,分析了悬停轨道的可行性.; 王功波郑伟孟云鹤汤国建; 关键词：连续小推力变结构控制

Halo轨道编队保持控制方法及仿真分析: 2011年; 开发深空探测,研究对近地建立空间站。针对地月L1点空间站与绕飞航天器的构型保持控制问题,共线平动点附近的运动具有较强的不稳定性,太阳引力摄动对Halo轨道编队构型具有较大的影响。为实现Halo轨道编队的稳定飞行,根据Floquet模态理论设计了Halo轨道编队保持控制器,在分析消除模态4最优控制策略的基础上,研究了Floquet模态之间的内在耦合关系,进一步提出了模态相消控制策略,降低了保持控制燃耗。在限制四体模型下,对太阳引力摄动下的Halo轨道编队保持控制问题进行了数值仿真,仿真结果表明:保持控制器可实现Halo轨道编队相对运动构型保持,且具有较高的控制精度,不存在误差积累现象。; 张跃东孟云鹤陈琪锋戴金海; 关键词：模态

双月旁转向周期轨道的机理分析与设计仿真被引量：1: 2011年; 双月旁转向周期轨道是日-地-月空间系统的大尺度轨道,在深空探测中应用潜力巨大。首先,给出了双月旁转向周期轨道的形成机理,分析了航天器地心椭圆轨道拱线在惯性空间中旋转的原因。其次,基于圆锥曲线拼接法进行了双月转向周期轨道初步设计,并给出了基于圆型限制性三体模型的轨道修正方法,形成了一套有效的轨道设计流程,为其在深空探测中的应用提供了一定的参考。最后,选择了典型轨道进行仿真验算,并对设计结果进行了对比分析,结果表明"圆锥曲线拼接法"与"数值积分修正"相结合的轨道设计思路是可行的。; 罗宗富孟云鹤汤国建; 关键词：迭代计算

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国防科技大学预研基金(JC08-01-05)