项目名称: 集群航天器姿-轨耦合动力学与时变控制研究

项目编号: No.11202044

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 吴国强

作者单位: 大连理工大学

项目金额: 28万元

中文摘要: 集群航天器具备在轨灵活、可扩展性好和适应面广等特点,迅速成为国内外航天机构研究的重点。本课题首先深入分析集群航天器中单个功能模块和组网后整个系统的运动特点,确定集群航天器相对位置和相对姿态的运动约束,研究建立针对集群航天器的姿态和轨道一体化动力学模型;然后深入研究集群航天器对控制精度、稳定度和控制时间的特殊要求,基于时变控制理论,将终端约束和控制时间纳入控制器设计,并考虑模型不确定性,研究适应于集群航天器快速高精度鲁棒时变控制器的设计和求解方法;最后利用HLA的体系结构优势,结合集群航天器可扩展性、相对独立性好等特点,进行集群航天器动力学与控制系统仿真软件开发,既用来验证课题提出算法的正确性和有效性,又为未来集群航天器的工程应用提供科学理论基础。

中文关键词: 集群航天器;耦合动力学;建模;控制;仿真

英文摘要: Fractionated spacecraft rapidly becomes the research emphasis of space agency at domestic and abroad because of on-orbit flexibility, good expansibility and wide application. Firstly, with the deep analysis of motion characteristics on all single function modules of fractionated spacecraft and the system composed by networking, the fractionated spacecraft movement constraints of relative orbit and attitude will be obtained, and the orbit and attitude integrated coupled dynamic model will be established. Secondly, considering the model uncertainty and special requirements of fractionated spacecraft, such as control precision, stability, and control time, the terminal constraint and control time will be introduced to the controller design. Based on the time-varying control theory, the design method of robust time-varying controller with powering performance and high accuracy for fractionated spacecraft will be studied. Finally, combined with the good expansibility and independence of swarm spacecraft,the simulation software of dyanmic and control system will be developed on the HLA structure to verify the correctness and effectiveness of proposed method and also to provide scientific theory foundation of the engineering realization of fractionated spacecraft in the future.

英文关键词: Fractionated spacecraft;Coupling dynamics;Modeling;Control;Simulation

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