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航天器近距离相对运动轨迹设计与控制

朱彦伟  杨乐平  
【摘要】:航天器近距离相对运动是当前航天领域的重要研究热点。针对圆(近圆)轨道目标航天器,综合利用C-W方程、脉冲控制和优化理论,系统地解决了航天器相对运动的轨迹设计与控制问题。从C-W方程解析解出发,给出了自然轨迹和受限轨迹的数学描述;以此为基础,考虑碰撞避免,研究了全局绕飞轨迹和局部限制轨迹的设计与控制。对于全局绕飞轨迹,研究提出了自然椭圆绕飞、自然螺旋绕飞、单脉冲"水滴"形绕飞、多脉冲圆形绕飞和多脉冲"田径场"形绕飞五种轨迹模式;对于局部限制轨迹,研究提出了自然椭圆V-bar限制轨迹、单脉冲R-bar限制轨迹和多脉冲任意方位限制轨迹三种模式。分析了每种轨迹模式的形成过程和能量消耗,给出了每种轨迹的设计参数,利用仿真算例验证了有效性。此外,对多脉冲圆形绕飞轨迹和多脉冲任意方位限制轨迹,建立了脉冲位置和脉冲时间间隔的优化模型。

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