项目名称: 面向在轨维护的多星与非合作目标编队飞行轨迹规划与控制

项目编号: No.61473297

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 自动化学科

项目作者: 张迎春

作者单位: 中国空间技术研究院

项目金额: 83万元

中文摘要: 多个航天器协同完成对非合作目标的跟踪接近、监视、停靠、维护等在轨服务任务,对航天器编队飞行技术提出了更高的自主控制、高精度及高可靠性的要求。本课题以在轨监视与维护非合作目标为背景,开展多个服务航天器与非合作目标编队飞行的构型设计、轨迹规划与控制等方面的关键技术研究。主要研究内容:1)设计时间-燃料最优的多星与非合作目标编队飞行异构多维编队构型;2)建立系统级一体化姿轨耦合动力学模型,准确放反映服务航天器间的姿/轨耦合关系及编队整体动力学特性;3)提出多星与非合作目标编队飞行的最优相对转移轨迹规划方法,实现编队构型初始化阶段的燃料最优和编队构型调整阶段的时间-燃料最优;4)提出在轨维护任务构型姿轨一体化保持鲁棒控制算法,实现对任务构型下各服务航天器位置和姿态的高精度稳定控制。 本课题的研究为实现未来多星在轨协同抓捕与维护非合作目标提供了关键性的技术支撑。

中文关键词: 非合作目标;编队飞行;在轨维护;轨迹规划与控制

英文摘要: For a team of spacecafts cooperatively achieving the approaching, surveillance, berthing and maintenance to a non-cooperative target on orbit, a higher requirement on self-control, precision and reliability is emerged for formation flying. The formation configuration, trajectory planning and control is researched in this project for the surveillance and maintenance of the non-cooperative target. The main contributions of this project are as follows: 1) Design time-fuel optimal, heterogeneous and multi-dimensional formation flying configuration for servicing spacecrafts and a common non-cooperative target; 2) Establish the system-level integration of attitude and orbit coupling dynamics, which can accurately reflect the attitude /orbit coupling relations for a couple of servicing spacecrafts and the formation dynamics feature; 3) Propose the optimal relative transition trajectory planning for the formation flying ,which can consume minimum fuel at the formation initialization stage and minimize the time-fuel at the formation reconfiguration stage; 4) Present the robust control algorithm for the maintenance configuration to achieve the precision and stability control of servicing spacecraft's attitude and orbit. The research of the project put forward the key approach to realize the cooperative maintenance of non-cooperative targets using a team of spacescraft.

英文关键词: Non-cooperative;Formation Flying;On-orbit Servicing;Trajectory Planning and Control

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