项目名称: 三卫星库仑力编队飞行重构高性能控制研究

项目编号: No.61203198

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 自动化学科

项目作者: 王蜀泉

作者单位: 中国科学院空间应用工程与技术中心

项目金额: 23万元

中文摘要: 库仑力卫星编队飞行概念自2001年被莱恩 金提出后成为国际上卫星编队飞行领域的新兴热门研究方向。库仑力编队飞行是通过主动控制卫星电荷,在卫星间产生静电力来控制卫星的相对运动。这种编队飞行方法具有能耗极小、不消耗推进剂、不产生扰动或腐蚀性气流等诸多优点,尤其适合长周期高轨道或者深空的紧密型飞行任务。对三卫星编队飞行重构控制的研究,是库仑力卫星编队飞行领域的重要环节。申请人延续留学美国攻读博士期间的研究提出本项课题,旨在探索一种高性能、高可靠的控制方法来实现三卫星库仑力编队重构的控制。将从以下几个方面开展具体的研究:(1)三卫星库仑力编队开环轨道规划;(2)以开环轨道为参考轨道的反馈控制系统设计;(3)控制系统鲁棒性分析、适用范围分析。争取在同步控制三卫星的能达范围确定、分段式开环轨道设计、反馈控制设计、奇异点确定以及主动规避机制等问题上取得原创性成果。

中文关键词: 库仑力编队;编队飞行;重构机动;轨迹规划;非线性控制

英文摘要: Coulomb Formation Flying (CFF) is a novel approach to control a spacecraft formation. The concept of CFF was originally proposed by King et. al. in 2002. It actively creates an electric field about the spacecraft and utilizes the internal electrostatic forces within the formation to control the relative motion of the spacecraft. Spacecraft will naturally charge to either positive or negative voltages, due to their interaction with the local space-plasma environment. The spacecraft charge level can be actively controlled by continuously emitting electrons or ions, as performed on the current Cluster mission. The fuel efficiency of Coulomb thrusting is at least three-five orders greater than that of electric propulsion and typically requires only a few watts of electrical power to operate. CFF is suitable for long-term, tight-cluster space missions. It is especially efficient in controlling the relative motions, and thus the overall shape of the cluster. The three-craft CFF control is an important area in the research field of CFF. It is a good start to the general N-craft Coulomb virtual structure control problem. Based on our previous works in this area, the applicant propose this project to investigate the high-performance control for the three-craft CFF reconfiguration problem. The objective is to develop a hi

英文关键词: Coulomb Formation;Formation Flying;Formation Reconfiguration;Trajectory Planning;Nonlinear Control

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