中国空间科学技术

›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (2): 77-83.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2012.02.012

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基于视线测量的卫星编队机动控制方法

张薇1，冯孝辉2，邓忠民1   

  1.  （1北京航空航天大学宇航学院，北京100191）（2航天东方红卫星有限公司，北京100094）
  • 收稿日期:2011-06-20 修回日期:2012-04-25 出版日期:2012-04-25 发布日期:2012-04-25
  • 作者简介:张 薇 1987年生，2009年毕业于北京航空航天大学飞行器设计专业，现为北京航空航天大学飞行器设计专业硕士研究生。研究方向为航天器编队动力学与控制。 邓忠民 1968年生，1998年获北京航空航天大学飞行器设计与力学系博士学位，教授。研究方向为航天器动力学与控制、飞行器结构分析与设计。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金（10972019）资助项目

CoordinatedManeuverofSpacecraftFormationBasedonLine-of-sightMeasurement 

ZHANG Wei1, FENG Xiao-Hui2, DENG Zhong-Min1   

  1. (1School of Astronautics,BeihangUniversity，Beijing100191)
    (2DongFangHongSatelliteCo.Ltd，Beijing100094) 
  • Received:2011-06-20 Revised:2012-04-25 Online:2012-04-25 Published:2012-04-25

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摘要： 采用视线测量的方法，建立一种编队卫星队形保持与机动的协同控制策略。编队中每一个卫星跟踪自己轨道前方邻近卫星，产生一个视线测量矢量，编队的第一个卫星根据高级控制层指令追踪期望轨道，产生链式编队，将编队卫星之间的视线距离作为反馈控制量来实现队形控制。通过推导J2相对摄动力的表达式，控制模型考虑了模型不确定性和摄动影响，采用滑模控制器，实现了基于视线测量的编队卫星链式跟踪协同控制。仿真算例结果表明，该方法在实现编队卫星队形保持与整体机动控制上具有可行性。

关键词: 卫星编队, 视线测量, 协同控制, 滑模控制, 微小卫星

Abstract:  Basedontheline-of-sightmeasurement,acooperativecontrolmethodforleaderlessformationflightispresented.Line-of-sightvectormeasurementisgeneratedwheneachsatelliteinaformationtracksitsneighboringspacecraft.Thefirstmemberoftheformationtracksthedesiredorbitaccordingtothecommandfromahighlevelcontroller.Achainformationisgenerated.Distancesbetweenline-of-sightmeasurementsaretakenasfeedbackoftheformationcontroller.Therelativeperturbationequationsareprovidedtomakesurethatmodelinguncertaintiesandperturbationsareconsideredinthecontrolstrategy.Cyclicformationcontrolisperformedviaslidingmodecontroller.Simulationresultsshowthattheproposedcontrolmethodcanbeusedforsatelliteformationmaintenanceandmaneuver.

Key words: Spacecraft formation, Line-of-sight measurement, Coordinated control, Sliding mode control, Microsatellite