摄动条件下绳系平面自旋编队卫星动力学与协同控制研究

基本信息
批准号:11872109
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:翟光
学科分类:
依托单位:北京理工大学
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:武小宇,孙超,焦龙吟,张铎,秦啸,陈奇,毕幸子,黄侃,郑鹤鸣
关键词:
编队飞行轨道摄动轨迹优化绳系系统
结项摘要

The planar spinning tethered satellite formation system has a wide application prospect for large deployable space structure construction. However, the multi-body dynamics and control under flexible connection constraint are very complicated. In this project the problems of dynamic modeling and control for the spinning tethered satellite formation will be studied. Firstly, the formation dynamics under orbital perturbations will be established, both the perturbed dynamic stability and kinematic properties will be investigated by numerical simulation and theoretical analysis. After that, the filtering and estimation method for formation configuration and attitude determination will be studied by using fusion-filter network, which is used to provide necessary information for control feedback, and also, the collaborative control strategies will be studied with the consideration of formation consistency and unknown perturbations. The work will established the research method with the combination of theoretical analysis and experimental verification for the planar spinning tethered satellite formation, and it also provides a theoretical basis for its applications in the near future.

绳系平面自旋编队在未来构建大型空间可展开设施任务中具有广阔的应用前景,编队所涉及的含柔性连接约束的多体动力学与控制问题具有较高难度。本项目以绳系平面自旋编队卫星为研究对象,建立复杂空间环境下编队受摄动力学模型,剖析编队构型摄动诱导失稳机理,揭示系统长/短周期运动规律;针对编队高精高稳闭环控制需求,研究编队构型滤波与估计融合滤波方法,设计编队测量数据的融合机制,在此基础上,进一步研究一致性约束及未知扰动条件下编队多体协同控制策略,实现编队的高精高稳控制。研究成果最终形成集理论分析及实验验证为一体的空间绳系多体编队研究方法,为绳系平面自旋编队未来在轨应用提供理论依据。

项目摘要

绳系平面自旋编队卫星是一种特殊的空间多体编队系统,其编队成员绕对称轴共面自旋并保持确定的空间构型及姿态指向。绳系平面自旋编队是构建空间长基线多光谱观测设施的重要手段,基于绳系平面自旋编队的空间观测设施,可极大拓展空间观测的范围和精度,此外,利用绳系自旋编队系统可以在轨展开柔性太阳电池薄膜,从而获得较大的太阳能功率。本项目以绳系平面自旋编队系统为研究对象,基于多体动力学、非线性随机滤波及最优控制理论,建立了复杂空间环境下编队受摄动力学模型,剖析了编队构型姿态摄动诱导失稳机理,揭示了系统长/短周期运动规律;在此基础上,进一步针对编队高精高稳闭环控制需求,研究了多节点分散测量条件下的编队多级融合滤波方法,优化了编队构型姿态滤波网络的构架和性能,提出了一致性约束及未知扰动条件下编队多体协同控制方法。项目的研究成果,可以对我国未来的空间观测任务、太阳能电站任务提供重要的技术支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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