Halo轨道编队构型重构最优控制研究 被引量：2

1

作者 张跃东 孟云鹤 +1 位作者 桂忱 戴金海 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期24-29,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 平动点 Halo轨道编队 构型重构 最优控制 生成函数法

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基于相对轨道要素的卫星编队构型重构制导算法 被引量：2

2

作者 刘凯 罗建军 周文勇 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期374-377,共4页

针对卫星编队飞行过程中由于任务的改变或成员的进出导致编队构型重构的问题,推导和定义了描述卫星编队的相对轨道要素;提出了基于相对轨道要素的卫星编队构型重构制导算法;使用该算法对近地圆轨道上的卫星编队重构过程中各控制因素与... 针对卫星编队飞行过程中由于任务的改变或成员的进出导致编队构型重构的问题,推导和定义了描述卫星编队的相对轨道要素;提出了基于相对轨道要素的卫星编队构型重构制导算法;使用该算法对近地圆轨道上的卫星编队重构过程中各控制因素与速度增量的关系进行了分析。结果表明,该算法能够综合考虑构型重构时运行状态、约束条件、调整策略、能量消耗等因素,便于实现编队重构的整体优化。 展开更多

关键词 卫星编队 相对轨道要素 构型重构 速度增量

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航天器构型重构技术研究进展与展望 被引量：7

3

作者 彭祺擘 武新峰 +1 位作者 王北超 李爽 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2023年第2期16-31,共16页

航天器构型重构技术是航天器在轨服务等重大空间任务必须突破的关键技术之一,将对新一代航天器系统的设计与研发产生深远影响。首先,给出了航天器构型重构的内涵及分类;其次基于主结构变构型等多种典型技术,对构型重构技术的研究现状进... 航天器构型重构技术是航天器在轨服务等重大空间任务必须突破的关键技术之一,将对新一代航天器系统的设计与研发产生深远影响。首先,给出了航天器构型重构的内涵及分类;其次基于主结构变构型等多种典型技术,对构型重构技术的研究现状进行了系统的总结和探讨;随后基于标准化模块设计等方法,给出了航天器构型重构技术体系;接着从支持航天器故障排除等方面出发,对构型重构技术的应用前景进行了归纳;最后,总结了构型重构技术的总体研究进展,并对其未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 航天器构型重构 在轨服务 主结构变构型 标准化模块设计 航天器故障排除

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一种新的卫星编队构型重构路径规划方法 被引量：1

4

作者 张博 罗建军 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期153-159,共7页

文章提出了一种编队整体系统建模的构型重构路径优化方法。首先根据编队卫星相对运动动力学模型,应用Kronecker直积推导出编队整体系统的模型预测控制方程。再以该方程设计优化目标函数并推导出动力学约束,以编队重构的燃料消耗总量最... 文章提出了一种编队整体系统建模的构型重构路径优化方法。首先根据编队卫星相对运动动力学模型,应用Kronecker直积推导出编队整体系统的模型预测控制方程。再以该方程设计优化目标函数并推导出动力学约束,以编队重构的燃料消耗总量最小与各星燃料消耗平衡为目标,采用非线性优化技术优化各星推力脉冲序列及初始构型上始发点与期望构型上目标点相位。最后以5颗星编队不同重构时间与推力脉冲数的构型重构为例进行仿真。仿真实验结果表明,当快速构型重构机动时采用文中提出的整体规划方法比集中规划方法燃料消耗减小约17%,燃料消耗的平衡性方差指标减小约72.5%,新方法具有较为明显优势。 展开更多

关键词 卫星编队 编队整体系统 Kronecker直积 构型重构 非线性优化

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一种微纳航天器编队的故障构型重构方法 被引量：2

5

作者 张威 王嘉轶 《航空兵器》 2017年第5期75-82,共8页

针对微纳航天器编队可能发生故障的问题,研究了编队的故障重构方法。当编队中某颗航天器出现故障时,在保证燃料最省和碰撞规避的原则下,通过线性规划方法完成故障航天器飞离系统,以及在有、无备份航天器两种情况下的编队构型重构,提出... 针对微纳航天器编队可能发生故障的问题,研究了编队的故障重构方法。当编队中某颗航天器出现故障时,在保证燃料最省和碰撞规避的原则下,通过线性规划方法完成故障航天器飞离系统,以及在有、无备份航天器两种情况下的编队构型重构,提出故障后的构型重构措施,实现编队的故障重构。仿真结果表明,该故障重构方法实现了微纳航天器编队在故障情况下的构型重构,保证了飞行任务的可靠性和稳定性。 展开更多

关键词 微纳航天器 编队飞行 故障重构 构型重构 碰撞规避 线性规划

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基于差分进化算法的导航星座在轨重构构型设计 被引量：8

6

作者 赵双 张雅声 戴桦宇 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期27-35,共9页

针对有卫星失效下的导航星座,提出了对在轨卫星进行相位机动的方法来对星座的空间构型进行重构,以实现修复和改善星座性能的目的。首先,利用共面高轨和共面低轨变相的方式来对在轨卫星的相位进行调整,建立共面轨道相位机动的数学模型;其... 针对有卫星失效下的导航星座,提出了对在轨卫星进行相位机动的方法来对星座的空间构型进行重构,以实现修复和改善星座性能的目的。首先,利用共面高轨和共面低轨变相的方式来对在轨卫星的相位进行调整,建立共面轨道相位机动的数学模型;其次,提出了除重构时间和重构能量外的其他重构指标,包括重构能量均衡度和重构构型恢复性,并建立了各重构指标的数学模型;然后,建立了重构构型的优化模型,并对优化问题中个体的评价手段与编码方式进行设计;最后,以北斗中MEO卫星失效为例,利用差分进化算法对优化模型进行求解,得到以不同重构指标为目标函数下的Pareto前沿。从结果中可以看出该重构方法对星座性能的提升最大可以达到41.2%,同时Pareto前沿中对应的所有重构策略中,重构能量、重构构型的均衡度、重构构型的健壮性的数量级均维持在-1、-3和0的水平。 展开更多

关键词 构型重构 相位机动 重构指标 差分进化算法 PARETO前沿 卫星星座

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基于快速响应的导航星座重构构型设计 被引量：8

7

作者 赵双 张雅声 戴桦宇 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2018年第4期26-33,共8页

针对有卫星失效下的导航星座,提出发射快速响应卫星的方法来对星座的空间构型进行重构,以实现修复和改善星座性能的目的.对快速响应任务中快速响应卫星的发射方式和入轨方式进行分析,建立快速响应卫星响应时间的数学模型;建立基于快速... 针对有卫星失效下的导航星座,提出发射快速响应卫星的方法来对星座的空间构型进行重构,以实现修复和改善星座性能的目的.对快速响应任务中快速响应卫星的发射方式和入轨方式进行分析,建立快速响应卫星响应时间的数学模型;建立基于快速响应的重构构型优化模型,对优化问题中的优化变量、约束条件、目标函数进行分析;以北斗中MEO卫星失效为例,利用NSGA-Ⅱ算法对优化模型进行求解,并采用双层编码的方式对优化参数进行编码得到以星座性能和响应时间为目标函数下的Pareto前沿.从结果可以看出该重构方法能有效提升受损星座的性能,同时Pareto前沿中对应的所有重构策略中,响应时间均小于一天. 展开更多

关键词 快速响应 构型重构 响应时间 快速轨道

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卫星导航系统失效性能分析与重构方法研究 被引量：4

8

作者 赵双 张雅声 +1 位作者 戴桦宇 齐跃 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2018年第2期49-55,共7页

以建成后的北斗卫星导航系统为对象,研究导航星座中有卫星失效下的星座性能和重构方法.分析不同失效模式下导航星座的服务性能,在此基础上建立导航星座重构构型的优化模型和基于遗传算法的导航星座重构构型优化设计方法;研究星座构型重... 以建成后的北斗卫星导航系统为对象,研究导航星座中有卫星失效下的星座性能和重构方法.分析不同失效模式下导航星座的服务性能,在此基础上建立导航星座重构构型的优化模型和基于遗传算法的导航星座重构构型优化设计方法;研究星座构型重构过程中卫星的机动策略和机动模型;针对某一具体的失效情况通过仿真计算验证重构模型的有效性和准确性并给出该失效情况下构型重构的机动方案. 展开更多

关键词 导航星座 构型重构 精度因子 相位机动

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基于粒子群算法和投影解析法的机器人构型优化

9

作者 徐贺 封海波 +3 位作者 栾钰琨 彭高亮 高晓智 武永见 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期918-923,共6页

针对一种可重构轮式移动机器人扩展构型中重构变量间的非线性关系,采用解析结合投影几何的方法建立可重构的移动机器人的稳定性指标模型。运用粒子群算法获得了在等效稳定裕量最大前提下的移动机器人重构构型,其结果同移动机器人重构实... 针对一种可重构轮式移动机器人扩展构型中重构变量间的非线性关系,采用解析结合投影几何的方法建立可重构的移动机器人的稳定性指标模型。运用粒子群算法获得了在等效稳定裕量最大前提下的移动机器人重构构型,其结果同移动机器人重构实验的结果吻合很好。机器人重构构型时应遵循几何对称原则,负载分布均衡原则以保证机器人的直行性能.为了保证机器人工作性能良好,重构参数的应限定在安全范围内.同时应采取综合折中原则,对各种相关参数进行综合平衡.移动机器人扩展构型具有非线性特点的稳定性能指标,在机器人的性能预测、任务规划和运动控制中皆具有重大理论意义和应用价值. 展开更多

关键词 移动机器人 重构构型 投影法 构型优化 粒子群算法

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磁铰链约束下的微纳聚合体卫星柔顺变构控制 被引量：2

10

作者 康国华 刘奇弦 +1 位作者 吴佳奇 王强 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期66-73,共8页

为使磁铰链约束下的微纳聚合体卫星克服磁铰链阻力矩的阻碍作用成功实现变构,并防止变构过程中磁铰链的脱附,减小模块再拼接时的碰撞冲击,设计了一种用于微纳聚合体卫星的柔顺变构控制方法.首先利用第2类拉格朗日方程建立了磁铰链约束... 为使磁铰链约束下的微纳聚合体卫星克服磁铰链阻力矩的阻碍作用成功实现变构,并防止变构过程中磁铰链的脱附,减小模块再拼接时的碰撞冲击,设计了一种用于微纳聚合体卫星的柔顺变构控制方法.首先利用第2类拉格朗日方程建立了磁铰链约束下的多刚体系统的动力学模型,设计了微纳聚合体卫星变构的模糊控制律;然后根据柔顺控制的要求设计了一种量化因子K e与K c的模糊调节器,引入到原模糊控制器中以改进控制方法.此控制方法具有不依赖系统动力学模型、仅需对参与变构的模块施加控制的优点.为量化评估变构过程的柔顺程度,设计了两个柔顺程度评估参数;最后通过仿真与气浮台物理试验对控制方法进行了验证,对比了固定量化因子与量化因子在线调节两种控制方法下变构过程的柔顺程度.数学仿真与气浮台的物理试验结果表明,改进后的模糊控制相比于固定量化因子的模糊控制,可使变构过程中模块相对运动角速度变化更加平缓,模块再拼接时相对角速度更小,达到了柔顺变构的目标. 展开更多

关键词 磁铰链 微纳聚合体卫星 构型重构 柔顺控制 模糊控制

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低轨互联网星座发展研究 被引量：12

11

作者 吴树范 王伟 +1 位作者 温济帆 吴岳东 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-11,共11页

近年来,随着互联网用户激增,SpaceX、OneWeb等创新型企业纷纷计划打造低轨互联网星座,引发全球低轨卫星互联网星座的发展热潮。因此,研究国内外低轨互联网星座的发展情况及当前面临的技术难题有着很重要的意义。基于此,介绍了国外具有... 近年来,随着互联网用户激增,SpaceX、OneWeb等创新型企业纷纷计划打造低轨互联网星座,引发全球低轨卫星互联网星座的发展热潮。因此,研究国内外低轨互联网星座的发展情况及当前面临的技术难题有着很重要的意义。基于此,介绍了国外具有代表性的3个低轨互联网星座计划(Starlink、OneWeb、Lightspeed)及国内星座的最新发展情况;根据低轨互联网星座的特点,着重分析了低轨互联网星座面临的五大技术挑战:星座相对运动演化预报、星座自主导航与定轨、星座构型重构的路径规划、星座自组织协同构型控制、星座通信与网络服务;根据当前低轨互联网星座的发展趋势,对中国在低轨互联网星座的发展给出了建议。 展开更多

关键词 低轨互联网星座 星座相对运动演化预报 星座自主导航与定轨 星座构型重构的路径规划 星座自组织协同构型控制

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电磁航天器编队动力学建模与运动规划方法 被引量：7

12

作者 邵龙飞 师鹏 赵育善 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期737-743,共7页

基于电磁航天器作用原理,利用拉格朗日方法,建立电磁航天器'绳系'动力学模型.基于偏差线性化动力学模型,以切向、径向编队为例,分析编队构型保持稳定性,设计构型保持控制律;将双星电磁航天器编队(EMFF,Electromagnetic Formatio... 基于电磁航天器作用原理,利用拉格朗日方法,建立电磁航天器'绳系'动力学模型.基于偏差线性化动力学模型,以切向、径向编队为例,分析编队构型保持稳定性,设计构型保持控制律;将双星电磁航天器编队(EMFF,Electromagnetic Formation Flight)重构运动规划问题转化为标准优化问题,利用高斯伪谱优化方法进行求解.并提出序列控制策略,将该双星模型扩展应用于多星电磁编队构型重构问题,转化为多阶段运动规划问题利用多阶段优化方法进行求解.仿真结果表明本文的动力学建模方法和控制方法是可行的. 展开更多

关键词 电磁航天器 编队飞行 构型重构 序列控制 运动规划

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