基于电推力器进行南北位置保持的一种地球同步轨道注入参数方法

摘要： 电推力器在静止轨道卫星上应用越来越广泛,特别是基于电推力器进行南北位置保持,可以有效节省推进剂.提出改进的GPS星历参数解析算法,在此基础上考虑包含电推力模型在内多摄动项模型进行地面精密轨道计算,采用微分修正法,提出一种地球同步轨道注入参数方法,该方法可应用于星上自主完成基于电推力器的南北位置保持.仿真算例表明使用该方法得到的轨道注入参数,卫星能够在保证姿态确定精度的同时,完成南北位置保持任务.     

静止卫星倾角控制的最优策略

本文以倾角矢量作为无奇点轨道要素,建立静止卫星轨道倾角控制的工程实用数学模型,进而导出南北定点捕获和南北位置保持两种情况下统一的倾角控制燃料最优策略。本文结果适用于南北位置保持精度为0.05°至0.1°的任务,并且已经应用于我国实用通信广播卫星的飞行控制。     

电推进发展现状

电推进具有比冲高、质量轻、体积小,特别是消耗工质少等优点,用于航天器能显著提高有效载荷比,若增加推进剂携带量则可延长工作寿命。但与单组元或双组元液体推进系统相比,它还存在推力小、效率低和工作寿命不够长等不足。尽管如此,电推进已越来越多地用于地球静止轨道卫星的轨道保持和姿态控制,并开始作为深空探测器的主推进,执行轨道机动和轨道转移任务。     

地球静止轨道混合推进三星库仑编队队形保持控制研究

研究了地球静止轨道处混合推进三星库仑编队队形保持控制问题.首先考虑未知有界相对摄动影响，建立了地球静止轨道处混合推进三星库仑编队动力学方程.然后基于相对运动解析解，设计了投影圆轨道旋转编队构型.最后采用滑模控制方法，设计了控制器并证明其稳定性，用饱和函数对控制器进行了改进，消除了抖振的影响.通过控制编队内部静电力和补充电推力实现对预设队形的保持.仿真结果表明，混合推进方案响应速度快，控制精度高，达到了控制要求.     

一种利用角动量进行电推力矢量标定的算法

航天器上越来越多地使用电推进进行轨道修正,电推力器的配置安装和使用方式决定了电推进的调整策略,大多数情况下在轨卫星都需要进行电推力矢量的标定和调整。针对国内某类型地球静止轨道卫星,提出一种利用在轨电推力器工作时引起的星体角动量变化来进行电推力矢量标定及调整的算法,同时给出了国内首次在轨电推力矢量标定及调整的应用实例。在轨标定结果表明算法正确可行,该算法为在轨卫星电推标定和调整提供了一种解决方案。     

应对银河-15卫星故障:异常卫星与在轨维修技术的发展

2010年4月8日，世界上最大的固定卫星服务供应商——国际通信卫星有限公司（INTELSAT）与其银河-15（Galaxy-15）卫星失去了联系，该卫星开始从其地球静止轨道（GEO）位置向东漂移，而它的转发器仍在工作。因此该卫星被媒体称作“僵尸卫星”（Zombiesat）。这意味着银河-15卫星将对地球静止轨道区域内其他卫星的运行造成严重影响。     

地球静止卫星电推进轨道保持策略优化

针对电推力器控制弧段长、传统轨道保持计算常用的脉冲假设不能适用的问题,提出了静止卫星轨道保持的平运动动力学模型和长期控制策略优化方法。由于轨道保持控制的是平均轨道要素,文章提出了一种基于春分点轨道要素的高精度平根外推动力学模型,与STK-HPOP模型比对高度吻合;提出了综合考虑轨道东西和南北控制的耦合控制优化模型,设计了基于序列二次规划的优化求解方法。仿真算例中研究了二推力器配置的静止卫星4周轨道保持问题,仿真结果表明,该方法可以优化长期轨道保持控制策略。     

波音公司打造全新的BSS-702卫星平台型谱

在通信卫星制造领域,波音卫星系统公司(BSS,以下简称波音公司)是勇于创新,敢于做"第一个吃螃蟹"的公司。21世纪初,波音公司便在早期的BSS-702卫星平台的太阳电池翼上率先采用聚光器设计,以期获得更大功率。事实表明,聚光器设计是一项失败的设计,导致卫星太阳电池发电效率很快大幅降低。无独有偶,波音公司的BSS-601卫星平台较早采用了电推进装置用于南北位置保持,其电推进产品为13cm直径氙离子推进器(XIPS)。而统计发现,在2000年以来全球通信卫星发生的电推进     

静止轨道卫星连续式等间隔脉冲推力东西位置保持策略

参考地球静止轨道卫星传统东西位置保持控制原理,提出连续式等间隔脉冲推力东西位置保持策略.在摄动分析基础上,给出该策略的控制流程以及控制参数计算公式,进行了轨道参数、姿态控制和角动量管理三方面的影响分析,仿真验证了该策略作用下卫星半长轴、偏心率和平经度的变化趋势,结果表明新策略可以长期有效地控制卫星平经度在漂移环范围内,并具有控制流程简单,位保精度高等优势.     

地球静止轨道卫星电推进位保策略研究

研究了利用电推进系统进行GEO卫星轨道保持问题,给出了一种基于日预报的位置保持策略。首先,根据GEO卫星轨道漂移规律,分析了小推力推进系统每日进行位保的可行性;然后,针对四电推力器配置构型,给出了每日轨道误差、各推力器工作时间与区间的预测方法;进一步,针对给定的定点位置,根据位保效果对电推进安装角进行了优化选择,并研究了推力变化对位保效果和燃料消耗的影响。以东经100°定点为例对所给方法进行了仿真验证,数值结果表明:所给策略可有效用于GEO卫星位置保持。     

基于偏心率和倾角矢量的双星隔离策略

针对中国地球静止轨道双星共位的需要, 研究了双星共位的工程实现问题, 提出了一种使用偏心率矢量和倾角矢量联合隔离实现双星共位的方法. 给出了基于偏心率矢量和倾角矢量联合隔离的基本方法、约束方程和工程实现的控制策略, 并通过模拟计算和工程实际应用情况, 验证了该方法的正确性.      

East–West Station-Keeping maneuver strategy for COMS satellite using iterative process

The first Korean multi-mission geostationary satellite, Communication, Ocean, and Meteorological Satellite (COMS) will be launched in 2010. The missions of this satellite will be Ka-band communications, ocean color monitoring, and meteorological imaging. The satellite was designed with only one solar array on the south panel. This novel configuration will keep imaging instruments on the north side from heating up. Asymmetry of the spacecraft configuration requires twice-a-day thruster-based Wheel Off-Loading (WOL) operations to keep the satellite attitude for imaging and communication. Thruster firings during the WOL operations cause the satellite orbit to change two times a day. Weekly East–West Station-Keeping (EWSK) and North–South Station-Keeping (NSSK) maneuver operations are planned for the COMS satellite in order to maintain the satellite in ±0.05° box at 128.2°E longitude.     

通用数控位置环设计

本文提出并研究了一种通用的数控位置环系统,它以计算机外设方式工作,计算机通过该系统可以同时控制3～6个直流电机驱动的坐标轴运动。系统本身带有细插补、软限位、速度限制和报警诊断等功能。该装置特别适用于高性能及有特殊要求的CNC数控机床控制系统、工业机器人控制系统和柔性制造系统(FMS)的工件及刀具运输设备。     

一类静不平衡控制系统的最优控制

为一类静不平衡控制系统设计了最优控制器，在最优状态反馈和输出反馈的设计中，性能指标是时间变量相乘的二次型，并且在系统设计中同时考虑了性能指标对参数变化的灵敏度，实际的控制系统由常用器件构成，实验结果表明，实际构成的最优控制系统的动态响应与理想的模拟结果相当接近，此类控制系统可用于航空及航海等领域。     

空间环境模拟器液氮系统数学模型

大型空间环境模拟器的液氮系统庞大复杂,为满足确定控制方案、建立故障诊断模型、技术改造等的需要,建立液氮系统的数学模型是十分必要的。以某空间环境模拟器的液氮系统为例,建立了液氮系统的数学模型;分析了系统输入参数对系统输出参数影响;最后,应用这个模型,得到了一些有益的结论,提出了一种调节阀的准稳态控制方法。     

无人驾驶直升机纵向姿态运动的模糊控制研究

介绍了基于模糊逻辑的无人驾驶直升机纵向姿态运动的模糊控制系统设计方法，并根据直升机的飞行控制系统具有快速动态特性的伺服机构的特点，在Ｆｕｚｚｙ控制系统中设置滤波器，平滑控制信号，削弱伺服机构振荡运动，经仿真证明该控制方案是可行的。     

FAST一次支撑系统的实验研究

介绍了FAST光机电一体化的索支撑轻型指向跟踪系统的关键技术之一一次支撑系统，并对一次支撑系统1：30缩尺模型进行了系统的实验研究，测试了小车在跟踪模式下不同轨迹上的控制效果，测量并计算了小车的等效刚度，通过刚度系数估计了小车的风载响应。实验结果表明，本文所提出的一次支撑方案可以达到一次支撑结构所要求的位置控制精度。本文的研究利用大跨度悬索体系实现对空间目标的精确位置控制具有一定的参考价值。     

子系统性能参数变化对飞控系统稳定性的影响

分析子系统（元部件）性能指标超差对飞控系统总体性能的影响，是实际工程提出的一项重要研究课题。本文基于分层递阶的分析思想，采用灵敏度分析技术和仿真实验相结合的手段，研究了子系统性能参数的不确定性对飞控系统稳定性的影响，得到了一些有价值的分析结果。     

结构随机跳变系统的条件滤波新方法

提出了不完全状态及控制信息的结构随机跳变系统的滤波方法，解决了结构随机跳变系统在控制入与状态的观测互为相关情况下，系统的状态以及不确知的控制输入的最优估计问题。并以线性高斯情况为例进行了数字仿真，证明了该方法的有效性。     

带滑移铰空间机械臂协调运动的自适应与鲁棒混合控制

讨论了载体位置不受控制情况下，带滑移铰空间机械臂姿态与末端抓手直辖市运动的控制问题，结合系统动量守恒关系进行的运动学，动力学分析表明，可以得到一组与惯性参数呈线性关系的系统广义Jacobi短阵及系统动力学方程，以此为基础，针对系统参数不确定但误差范围可以确定的情况，设计了载体姿态与末端抓手惯性空间期望运动轨迹跟踪的自适应与鲁棒混合控制方案，提到的控制方案具有不需要测量空间机械臂载体移动的位置，速度及加速度的显著优点，且由于在控制部分对不确定参数采用保持鲁棒性的方式，计算量较小，有助于缓解机载计算机运算能力有限的矛盾，仿真运算，证实了方法的有效性。