大规模微纳航天器集群构形控制与姿态协同

基本信息
批准号:61873312
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:吴宝林
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:耿云海,王凯,刘伟星,李敏,易涛,许闯,田嘉旭
关键词:
航天器控制构形控制姿态协同轨迹优化姿态控制
结项摘要

Space mission of large-scale satellite swarm (more than 100 satellites) and its related technology is a key development direction of future space multi-satellite mission. Formation control and attitude synchronization is crucial for large-scale satellite swarm mission. The inter-satellite distance for large-scale satellite swarm may reach a few hundred kilometers, even a thousand kilometers. The inter-satellite data transmission rate for such long range is very limited. Furthermore, data transmission rate for micro/nana satellite is limited due to its limited weight. Since orbit parameters for large-scale satellite swarm are quite different, the inter-satellite distances vary rapidly and in a wide range. As a result, the inter-satellite communication topology is complicated and time-varying. Meanwhile, the probability of collision is significant for large-scale satellite swarm. These factors introduce big challenge for formation control and attitude synchronization of large-scale satellite swarm. This project will investigate trajectory optimization methods for formation establishment, formation reconfiguration, formation transition under the constraints of fuel optimization, fuel equilibrium and collision avoidance; study fuel-efficient decentralized formation keeping methods based on local interactions under the constraints of time-varying inter-satellite communication topology, limited inter-satellite communication, and collision avoidance; propose attitude synchronization control methods in the presence of limited inter-satellite communication, time-varying inter-satellite communication topology, inertia matrix uncertainties and disturbances.

超过百颗星的大规模微纳星群航天任务和相关技术,是未来空间多星任务的重点发展方向。构形控制与姿态协同对于大规模星群航天任务至关重要。对于大规模微纳星群,其星间距离可能达到数百公里甚至上千公里,远距离星间通信其通信速率大大降低。且微纳卫星由于重量限制,其通信带宽有限。另一方面,星群轨道相差较大,星间距离变化较大较快,星间通信时有时无,因此其星间通信拓扑网络是复杂动态时变的。同时,大规模星群卫星数量众多,星间碰撞风险较大。这些因素给大规模星群的构形控制和姿态协同提出了很大的挑战。本项目针对大规模星群主要研究燃料优化、燃料均衡、碰撞规避等约束下的构形初始化、重构及变迁轨迹优化;研究时变通信拓扑结构、有限星间通信和碰撞规避等约束下,基于局部信息交互的燃料有效分布式构形维持控制方法;研究有限星间通信能力和时变通信拓扑结构下的航天器姿态协同控制问题,同时抑制干扰力矩和转动惯量不确定对姿态协同的影响。

项目摘要

超过百颗星的大规模微纳星群航天任务和相关技术,是未来空间多星任务的重点发展方向。构形控制与姿态协同对于大规模星群航天任务至关重要。对于大规模微纳星群,其星间距离可能达到数百公里甚至上千公里,远距离星间通信其通信速率大大降低。且微纳卫星由于重量限制,其通信带宽有限。另一方面,星群轨道相差较大,星间距离变化较大较快,星间通信时有时无,因此其星间通信拓扑网络是复杂动态时变的。同时,大规模星群卫星数量众多,星间碰撞风险较大。这些因素给大规模星群的构形控制和姿态协同提出了很大的挑战。本项目针对大规模星群主要研究了燃料优化、燃料均衡、碰撞规避等约束下的构形初始化、重构及变迁轨迹优化;提出了时变通信拓扑结构、有限星间通信和碰撞规避等约束下,基于局部信息交互的燃料有效分布式构形维持控制方法;探索了有限星间通信能力和时变通信拓扑结构下的航天器姿态协同控制问题,同时抑制干扰力矩和转动惯量不确定对姿态协同的影响。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
2

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
3

基于协同表示的图嵌入鉴别分析在人脸识别中的应用

基于协同表示的图嵌入鉴别分析在人脸识别中的应用

DOI:10.3724/sp.j.1089.2022.19009
发表时间:2022
4

一种改进的多目标正余弦优化算法

一种改进的多目标正余弦优化算法

DOI:
发表时间:2019
5

多空间交互协同过滤推荐

多空间交互协同过滤推荐

DOI:10.11896/jsjkx.201100031
发表时间:2021

吴宝林的其他基金

批准号:61503093
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

基于行为的航天器集群构形控制方法与影响机制研究

批准号:61304238
批准年份:2013
负责人:黄河
学科分类:F0303
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
2

多航天器有限时间姿态协同跟踪与合围控制研究

批准号:61803031
批准年份:2018
负责人:崔冰
学科分类:F0301
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
3

事件通信方式下多航天器姿态协同控制研究

批准号:62003112
批准年份:2020
负责人:张承玺
学科分类:F0307
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于控制力共享的集群航天器构形动态特性及其协调控制方法

批准号:61273096
批准年份:2012
负责人:曹喜滨
学科分类:F0301
资助金额:80.00
项目类别:面上项目