太阳帆航天器刚柔耦合动力学建模和姿态轨道耦合控制研究

项目名称： 太阳帆航天器刚柔耦合动力学建模和姿态轨道耦合控制研究

项目编号： No.60974103

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 王永

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 28万元

中文摘要： 太阳帆航天器是一种在深空探测和星际航行等领域极具潜力的新型航天器，它以太阳光压为动力，姿态动力学和轨道动力学相互耦合，其大尺度支撑杆和大面积薄膜帆面等结构使之具有显著的柔性特征。本项目旨在研究具有刚柔耦合特征的太阳帆航天器动力学模型和姿态－轨道耦合控制策略。基于有限元分析方法和多柔体动力学理论，通过机理分析和计算仿真，充分研究其大尺度支撑杆和薄膜帆面在光压作用下形变规律，以及与姿态动力学的耦合关系和交互作用，建立结构－姿态－轨道相互耦合的动力学模型；分析复杂空间环境等对模型参数和动力学特性的摄动，研究具有鲁棒性和自适应能力的控制策略，解决太阳帆航天器姿态轨道耦合控制系统稳定性、可靠性等关键问题；在考虑其结构－姿态－轨道相互耦合的基础上，提出相应的轨道优化准则和优化算法对太阳帆航天器的飞行轨迹进行全局优化设计，从而推进太阳帆航天器姿轨控制技术向实用化发展。

中文关键词： 刚柔耦合建模；反馈LPV控制；分数阶控制；轨迹优化；姿态-轨道耦合

英文摘要：

英文关键词： Rigid-flexible coupling modeli；Feedback LPV control；Fractional order control；Trajectory optimization；Attitude-orbit coupling