小天體附近探測器運動的軌道和姿態(tài)控制方法研究
發(fā)布時間：2020-12-02 22:25
小天體是指太陽系中除了行星和衛(wèi)星之外的數(shù)不清的小行星和彗星，開展對小天體的探測和深入研究具有重要的理論意義和實際應用價值。大部分小天體的直徑在100公里以下，它們距離地球較遠，具有尺寸小、引力不規(guī)則等特點，探測器在繞飛、接近和著陸小天體過程中還會受到太陽光壓、太陽引力等空間多種攝動力影響�？芍綔y器在小天體附近的動力學模型呈現(xiàn)顯著非線性，不確定性和擾動加深了其動力學環(huán)境的復雜性。因此，小天體附近探測器運動的自主制導與控制技術是整個探測技術的關鍵。相比于月球等較大天體，小天體附近探測器運動的制導和控制具有一定的難點，研究成果還較少，目前有很多待解決的問題。比如小天體附近探測器所受到的不規(guī)則引力的處理和描述問題、探測器在小天體附近運動的軌道控制、姿態(tài)調(diào)整和姿軌耦合控制問題。探測器在小天體附近受到的系統(tǒng)不確定性和空間擾動增加了系統(tǒng)動力學分析及控制的復雜性，具有魯棒性和和自適應性的控制方法是保證探測器成功繞飛、下降和軟著陸的關鍵技術。從國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來看，對于小天體附近探測器運動系統(tǒng)，很多學者從航天領域出發(fā)研究導航、軌道機動和設計、基于相對運動模型的軌道控制設計。探測器在小天體附近繞飛及下降...
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：111 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
小行星Eros433的多面體模型
圖 1-2 論文結(jié)構(gòu)安排本文的章節(jié)安排如下：第一章 闡述了本文的研究背景及意義，對小天體探測現(xiàn)狀以及小天體附近探動的相關技術進行了綜述，指出了軌道控制、姿態(tài)控制以及姿軌耦合控制方解決的相關問題。第二章 給出了小天體附近不規(guī)則引力模型，建立了探測器在小天體附近運動和姿態(tài)動力學模型，分析了軌道和姿態(tài)的耦合問題，這是全文設計工作的基首先，給出動力學模型表述所必需的空間坐標系，并分析了相關坐標系之間關系。接著，建立了小天體不規(guī)則引力和引力力矩模型。根據(jù)1.3.1所描述各引力場表述方法的特點，當探測器距離小天體表面較遠的繞飛和下降段，采函數(shù)方法建立引力場模型，而當探測器距離天體表面較近的最終著陸段則采
圖 2.1 常用參考坐標系示意圖表示小天體質(zhì)心到探測器質(zhì)心的距離， 和 分別度和緯度，小天體繞最大慣量軸的均勻自旋角速度為坐標系OXYZ ：坐標原點O位于小天體質(zhì)心，參考小天體赤道相對于白道的升交點，OZ 軸指向小天坐標系確定。坐標系oijk ：坐標原點O位于小天體質(zhì)心，參考平分別指小天體最小慣量軸和最大慣量軸（自轉(zhuǎn)角速確定。假設初始時刻小天體固連坐標系與慣性坐標固連坐標系相對慣性坐標系的轉(zhuǎn)角。坐標系123MO OO：坐標原點M 位于探測器質(zhì)心，MO心的延伸線方向，1MO 垂直指向運動方向，2MO 按右坐標系123Mb bb：此坐標系與探測器固聯(lián)在一起，坐標
【參考文獻】：
期刊論文
[1]欠驅(qū)動航天器相對運動的姿軌耦合控制[J]. 吳錦杰,劉昆,韓大鵬,張峰. 控制與決策. 2014(06)
[2]基于Terminal滑模的小行星探測器著陸連續(xù)控制[J]. 劉克平,曾建鵬,趙博,李元春. 北京航空航天大學學報. 2014(10)
[3]The present status and prospects in the research of orbital dynamics and control near small celestial bodies[J]. Pingyuan Cui,Dong Qiao. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2014(01)
[4]基于對偶四元數(shù)的航天器相對位置和姿態(tài)耦合控制[J]. 彭智宏,穆京京,張力軍,張士峰. 飛行器測控學報. 2013(06)
[5]航天新跨越 中國新高度 嫦娥-2成功探測小行星[J]. 蔡金曼. 國際太空. 2013(01)
[6]基于約束規(guī)劃的小天體接近段魯棒制導控制方法[J]. 高艾,崔平遠,崔祜濤. 系統(tǒng)工程與電子技術. 2012(05)
[7]On all-propulsion design of integrated orbit and attitude control for inner-formation gravity field measurement satellite[J]. JI Li,LIU Kun & XIANG JunHua Institute of Aerospace and Material Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China. Science China(Technological Sciences). 2011(12)
[8]基于非線性干擾觀測器的減搖鰭滑模反演控制[J]. 張元濤,石為人,邱明伯. 控制與決策. 2010(08)
[9]基于對偶數(shù)的相對耦合動力學與控制[J]. 王劍穎,梁海朝,孫兆偉. 宇航學報. 2010(07)
[10]不規(guī)則形狀小行星引力環(huán)境建模及球諧系數(shù)求取方法[J]. 張振江,崔祜濤,任高峰. 航天器環(huán)境工程. 2010(03)
博士論文
[1]航天器姿態(tài)系統(tǒng)的自適應魯棒控制[D]. 袁國平.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]航天器近距離運動的魯棒姿軌聯(lián)合控制[D]. 張烽.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[3]近小行星軌道動力學研究及其在引力拖車中的應用[D]. 張振江.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[4]小天體探測器光學導航與自主控制方法研究[D]. 朱圣英.哈爾濱工業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]航天器姿態(tài)控制的干擾抑制問題研究[D]. 郭敏文.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[2]登月飛行器軟著陸末端姿態(tài)控制[D]. 劉曉偉.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[3]月球探測器月面軟著陸姿態(tài)控制系統(tǒng)的研究[D]. 雷靜.西北工業(yè)大學 2006
本文編號：2895661
【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：111 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
小行星Eros433的多面體模型
圖 1-2 論文結(jié)構(gòu)安排本文的章節(jié)安排如下：第一章 闡述了本文的研究背景及意義，對小天體探測現(xiàn)狀以及小天體附近探動的相關技術進行了綜述，指出了軌道控制、姿態(tài)控制以及姿軌耦合控制方解決的相關問題。第二章 給出了小天體附近不規(guī)則引力模型，建立了探測器在小天體附近運動和姿態(tài)動力學模型，分析了軌道和姿態(tài)的耦合問題，這是全文設計工作的基首先，給出動力學模型表述所必需的空間坐標系，并分析了相關坐標系之間關系。接著，建立了小天體不規(guī)則引力和引力力矩模型。根據(jù)1.3.1所描述各引力場表述方法的特點，當探測器距離小天體表面較遠的繞飛和下降段，采函數(shù)方法建立引力場模型，而當探測器距離天體表面較近的最終著陸段則采
圖 2.1 常用參考坐標系示意圖表示小天體質(zhì)心到探測器質(zhì)心的距離， 和 分別度和緯度，小天體繞最大慣量軸的均勻自旋角速度為坐標系OXYZ ：坐標原點O位于小天體質(zhì)心，參考小天體赤道相對于白道的升交點，OZ 軸指向小天坐標系確定。坐標系oijk ：坐標原點O位于小天體質(zhì)心，參考平分別指小天體最小慣量軸和最大慣量軸（自轉(zhuǎn)角速確定。假設初始時刻小天體固連坐標系與慣性坐標固連坐標系相對慣性坐標系的轉(zhuǎn)角。坐標系123MO OO：坐標原點M 位于探測器質(zhì)心，MO心的延伸線方向，1MO 垂直指向運動方向，2MO 按右坐標系123Mb bb：此坐標系與探測器固聯(lián)在一起，坐標
【參考文獻】：
期刊論文
[1]欠驅(qū)動航天器相對運動的姿軌耦合控制[J]. 吳錦杰,劉昆,韓大鵬,張峰. 控制與決策. 2014(06)
[2]基于Terminal滑模的小行星探測器著陸連續(xù)控制[J]. 劉克平,曾建鵬,趙博,李元春. 北京航空航天大學學報. 2014(10)
[3]The present status and prospects in the research of orbital dynamics and control near small celestial bodies[J]. Pingyuan Cui,Dong Qiao. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2014(01)
[4]基于對偶四元數(shù)的航天器相對位置和姿態(tài)耦合控制[J]. 彭智宏,穆京京,張力軍,張士峰. 飛行器測控學報. 2013(06)
[5]航天新跨越 中國新高度 嫦娥-2成功探測小行星[J]. 蔡金曼. 國際太空. 2013(01)
[6]基于約束規(guī)劃的小天體接近段魯棒制導控制方法[J]. 高艾,崔平遠,崔祜濤. 系統(tǒng)工程與電子技術. 2012(05)
[7]On all-propulsion design of integrated orbit and attitude control for inner-formation gravity field measurement satellite[J]. JI Li,LIU Kun & XIANG JunHua Institute of Aerospace and Material Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China. Science China(Technological Sciences). 2011(12)
[8]基于非線性干擾觀測器的減搖鰭滑模反演控制[J]. 張元濤,石為人,邱明伯. 控制與決策. 2010(08)
[9]基于對偶數(shù)的相對耦合動力學與控制[J]. 王劍穎,梁海朝,孫兆偉. 宇航學報. 2010(07)
[10]不規(guī)則形狀小行星引力環(huán)境建模及球諧系數(shù)求取方法[J]. 張振江,崔祜濤,任高峰. 航天器環(huán)境工程. 2010(03)
博士論文
[1]航天器姿態(tài)系統(tǒng)的自適應魯棒控制[D]. 袁國平.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]航天器近距離運動的魯棒姿軌聯(lián)合控制[D]. 張烽.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[3]近小行星軌道動力學研究及其在引力拖車中的應用[D]. 張振江.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[4]小天體探測器光學導航與自主控制方法研究[D]. 朱圣英.哈爾濱工業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]航天器姿態(tài)控制的干擾抑制問題研究[D]. 郭敏文.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[2]登月飛行器軟著陸末端姿態(tài)控制[D]. 劉曉偉.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[3]月球探測器月面軟著陸姿態(tài)控制系統(tǒng)的研究[D]. 雷靜.西北工業(yè)大學 2006
本文編號：2895661
本文鏈接：http://www.lk138.cn/shoufeilunwen/jckxbs/2895661.html
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