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航天器交会中的Lambert问题 被引量:20
1
作者 朱仁璋 蒙薇 胡锡婷 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期49-55,共7页
应用Lagrange转移时间方程研究空间交会中的Lambert问题,包括经典Lambert问题(飞行弧段不足一圈的椭圆型轨道转移)与多圈Lambert问题(飞行圈数超过一圈的轨道转移),阐述转移轨道的几何特性与转移轨道类型,分析转移时间与转移轨道参数及... 应用Lagrange转移时间方程研究空间交会中的Lambert问题,包括经典Lambert问题(飞行弧段不足一圈的椭圆型轨道转移)与多圈Lambert问题(飞行圈数超过一圈的轨道转移),阐述转移轨道的几何特性与转移轨道类型,分析转移时间与转移轨道参数及变轨速度增量之间的关系。对航天器交会中常用的圆轨道之间的双冲量转移,给定转移角与转移时间,阐述最小变轨速度增量所对应的转移圈数与轨道参数的求解方法,提出满足最小变轨速度增量要求的轨道转移的图解法。对给定的初始分离角与交会时间,按最小变轨速度增量要求,确定航天器交会的初始漂移时间、双冲量轨道转移时间与终端停泊时间。 展开更多
关键词 Lambert问题 航天交会 转移轨道
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空间交会V-bar接近冲量机动运动分析 被引量:7
2
作者 朱仁璋 林彦 李颐黎 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期1-6,12,共7页
从相对运动与绝对运动两方面全面阐述空间交会V bar接近冲量机动变轨的运动规律。交会接近段的起点与终点为绝对运动转移轨道通径的两个端点 ,转移轨道半长轴略大于机动变轨前的轨道半径 ,转移轨道偏心率以及追踪星对目标星缩减的地心... 从相对运动与绝对运动两方面全面阐述空间交会V bar接近冲量机动变轨的运动规律。交会接近段的起点与终点为绝对运动转移轨道通径的两个端点 ,转移轨道半长轴略大于机动变轨前的轨道半径 ,转移轨道偏心率以及追踪星对目标星缩减的地心角取决于径向速度增量 。 展开更多
关键词 航天交会 机动变轨 轨道半径 V-bar接近 偏心率 接近冲量
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在轨服务航天器对目标的相对位置和姿态耦合控制 被引量:21
3
作者 卢伟 耿云海 +1 位作者 陈雪芹 王峰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期857-865,共9页
研究在轨服务航天器自主逼近与捕获目标航天器过程中的相对位置和姿态耦合动力学与控制问题。考虑控制输入耦合,建立服务航天器对目标航天器的相对位置和姿态一体化耦合动力学模型。基于此耦合动力学模型,考虑相对位置跟踪中的控制指令... 研究在轨服务航天器自主逼近与捕获目标航天器过程中的相对位置和姿态耦合动力学与控制问题。考虑控制输入耦合,建立服务航天器对目标航天器的相对位置和姿态一体化耦合动力学模型。基于此耦合动力学模型,考虑相对位置跟踪中的控制指令耦合和控制输出受限,利用反馈线性化理论,设计相对位置和姿态一体化耦合控制算法。并利用李雅普洛夫理论证明存在有界干扰时控制系统的稳定性。数学仿真的结果表明,相对位置和姿态一体化耦合控制算法是有效的,具有较好的跟踪性能和一定的抗干扰能力。 展开更多
关键词 航天工程 在轨服务 耦合控制 航天交会 航天器对接 卫星跟踪 位置 姿态
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航天器交会计算机视觉系统测距求解新算法 被引量:14
4
作者 朱仁璋 林彦 张磊 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期764-768,共5页
对航天器交会对接最终逼近段应用的计算机视觉系统,提出目标航天器标志点测距求解新算法.该方法根据标志点构型几何特征,建立非线性测距方程组并构造加权目标函数,按最小二乘问题,采用Gauss-Newton数值迭代法求解测距最佳值.获得测距后... 对航天器交会对接最终逼近段应用的计算机视觉系统,提出目标航天器标志点测距求解新算法.该方法根据标志点构型几何特征,建立非线性测距方程组并构造加权目标函数,按最小二乘问题,采用Gauss-Newton数值迭代法求解测距最佳值.获得测距后,即可应用四元数估算法(QUEST)确定相对姿态与相对位置.对非共面标志点构型(如3点T型与5点锥型)和共面标志点构型(如正方形、矩形、菱形),目标函数均含标志点间距比率关系项;对共面构型,目标函数还包含共面条件项.对共面标志点四边形构型,利用对角线交点的虚影像坐标确定测距求解迭代初值.大量模拟计算结果表明,提出的测距求解算法对共面与非共面各种标志点构型普遍适用,满足最终逼近段相对状态确定要求. 展开更多
关键词 航天交会 航天器导航辅助 计算机视觉
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航天器交会最终逼近段相对姿态估计与控制 被引量:9
5
作者 朱仁璋 林彦 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期544-548,共5页
对航天器交会对接最终逼近段,给出姿态运动学方程统一形式以及相对姿态动力学方程;除了应用交会航天器的绝对姿态运动方程进行相对姿态估计(间接法)外,还直接应用相对姿态运动方程进行相对姿态估计(直接法);阐述相对姿态控制的相平面法... 对航天器交会对接最终逼近段,给出姿态运动学方程统一形式以及相对姿态动力学方程;除了应用交会航天器的绝对姿态运动方程进行相对姿态估计(间接法)外,还直接应用相对姿态运动方程进行相对姿态估计(直接法);阐述相对姿态控制的相平面法与四元数反馈法的设计方法.相平面控制法应用常值推力,针对小姿态角机动的特点,将相对姿态通道解耦为3个独立的二阶子系统,设计相平面推力方向切换函数;四元数反馈法应用简化的基于本征轴旋转的线性二阶系统,选择相对四元数与角速率反馈增益系数,确定控制力矩.此外,对相对姿态估计与控制方法进行模拟计算与比较.理论分析与模拟计算结果表明:应用扩展Kalman滤波的相对姿态间接估计法与直接估计法是有效的,后者有可能简化估计算法;相平面控制法与四元数反馈法均可有效实现相对姿态控制,前者应用常值推力(推力方向与姿态反馈有关),较易实现,但动力消耗较大,后者按控制力矩随姿态反馈量而变,动力消耗较小. 展开更多
关键词 航天交会 KALMAN滤波 控制系统
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非合作目标的自主接近控制律研究 被引量:9
6
作者 卢山 徐世杰 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期7-12,共6页
主要研究了针对非合作航天器的自主交会和拦截两种接近模式的控制律。根据非线性相对运动方程,采用李雅普诺夫(Lyapunov)方法设计了自主交会的控制律;并对该控制律进行了改进,使其适用于拦截模式,能以一定的相对速度接近目标。同时针对... 主要研究了针对非合作航天器的自主交会和拦截两种接近模式的控制律。根据非线性相对运动方程,采用李雅普诺夫(Lyapunov)方法设计了自主交会的控制律;并对该控制律进行了改进,使其适用于拦截模式,能以一定的相对速度接近目标。同时针对非合作目标存在机动的情况,采用Lyapunov最小-最大方法设计了自主接近的控制律。仿真结果证明了基于Lyapunov方法的自主接近控制律的有效性。 展开更多
关键词 自主接近 李雅普诺夫方法 非合作目标 机动 航天交会
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一种有限推力航天器交会轨道的鲁棒设计方法 被引量:8
7
作者 高会军 杨学博 王常虹 《空间控制技术与应用》 2009年第2期3-6,23,共5页
基于C-W方程描述的二体相对运动模型,考虑利用范数有界方法刻画航天器交会过程中的参数不确定性,并结合控制推力受限的工程需要,提出了一种在不确定环境下有限推力航天器交会轨道的设计方法。通过构造Lyapunov函数,将此设计问题转化为... 基于C-W方程描述的二体相对运动模型,考虑利用范数有界方法刻画航天器交会过程中的参数不确定性,并结合控制推力受限的工程需要,提出了一种在不确定环境下有限推力航天器交会轨道的设计方法。通过构造Lyapunov函数,将此设计问题转化为一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,通过求解此问题即可设计出符合航天器交会要求的鲁棒状态反馈控制器。 展开更多
关键词 航天交会 不确定性 有限推力 线性矩阵不等式 鲁棒控制器
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GPS动态相对导航用于航天器交会对接的研究及其OTF解算方法 被引量:7
8
作者 刘广军 曾纪斌 《飞行器测控学报》 2000年第2期86-93,共8页
根据GPS动态相对导航在航天器空间交会对接中应用的优势,以及航天器空间对接各阶段的不同精度要求设计了具体的动态相对导航方案;并且认为在相对导航过程中,可以进行测相整周模糊度的OTF解算,以提高交会对接测量的精度,并通... 根据GPS动态相对导航在航天器空间交会对接中应用的优势,以及航天器空间对接各阶段的不同精度要求设计了具体的动态相对导航方案;并且认为在相对导航过程中,可以进行测相整周模糊度的OTF解算,以提高交会对接测量的精度,并通过仿真计算,对结论进行了验证。 展开更多
关键词 GPS动态相对导航 航天器空间交会对接 OTF解算
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航天器交会系统鲁棒非脆弱控制器设计
9
作者 程权成 崔宝影 《山东工业技术》 2024年第4期15-19,共5页
以航天器交会控制系统为研究背景,阐述了一种基于线性矩阵不等式(LMI)技术进行非脆弱制器设计的方法。在航天器交会的系统模型中考虑不确定参数的存在,利用Lyapunov函数方法对系统进行稳定性分析,设计所得的控制器存在条件以线性矩阵不... 以航天器交会控制系统为研究背景,阐述了一种基于线性矩阵不等式(LMI)技术进行非脆弱制器设计的方法。在航天器交会的系统模型中考虑不确定参数的存在,利用Lyapunov函数方法对系统进行稳定性分析,设计所得的控制器存在条件以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出,可通过Matlab软件LMI工具箱进行求解。不同于已有的航天器交会控制器设计方法,这里考虑了控制器中存在的不确定参数,即非脆弱控制问题。最后,通过一个数值仿真实例证明了本文所设计非脆弱控制器的有效性。 展开更多
关键词 航天交会 线性矩阵不等式(LMI) 非脆弱控制
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基于快速筛选策略的多航天器交会任务规划
10
作者 李明明 闫慧达 +1 位作者 黄盘兴 郭延宁 《自动化技术与应用》 2024年第8期7-11,共5页
研究了位于地球同步轨道(GEO)上的多航天器交会任务规划问题。以交会所需的燃料作为优化指标,建立了一个交会任务规划模型,旨在确定服务航天器的交会顺序和机动轨迹。采用灵活的两脉冲兰伯特机动策略来实现目标交会,并通过遗传算法解决... 研究了位于地球同步轨道(GEO)上的多航天器交会任务规划问题。以交会所需的燃料作为优化指标,建立了一个交会任务规划模型,旨在确定服务航天器的交会顺序和机动轨迹。采用灵活的两脉冲兰伯特机动策略来实现目标交会,并通过遗传算法解决优化问题。在约束条件处理中,引入了一种基于机器学习技术的分类筛选策略。快速判断个体的适应度值,减少适应度值计算,以提高进化算法的优化求解效率。最后,通过提供的仿真案例和对比实验,验证了所研究算法的卓越性能。 展开更多
关键词 航天交会 兰伯特机动 分类筛选 机器学习
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Spacecraft rendezvous trajectory safety quantitative performance index eliminating probability dilution 被引量:5
11
作者 SUN ZhenJiang LUO YaZhong NIU ZhiYong 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2014年第6期1219-1228,共10页
In view of the probability dilution problem of the existing quantitative indexes of rendezvous trajectory safety performance using collision probability,this paper proposes a new quantitative index of rendezvous traje... In view of the probability dilution problem of the existing quantitative indexes of rendezvous trajectory safety performance using collision probability,this paper proposes a new quantitative index of rendezvous trajectory safety performance by well combining collision probability with warning threshold.The proposed new index increases monotonously as the position errors of the chaser spacecraft increase,therefore it can effectively overcome the problems of the reduction in the largest performance value and the advancement in the most dangerous time induced by the probability dilution.The proposed new index is applied to the safety design of close range rendezvous missions.The mission’s safety requirements for initial navigation precision and the safe region of initial and final keeping points’positions with a certain navigation precision are analyzed,and several valuable conclusions about the relation between position navigation precision and velocity navigation precision as well as the relation between keeping points’positions and navigation precision are obtained. 展开更多
关键词 rendezvous and docking safety performance probability dilution missing alarm probability
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基于安全强化学习的航天器交会制导方法 被引量:1
12
作者 幸林泉 肖应民 +3 位作者 杨志斌 韦正旻 周勇 高赛军 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2023年第8期271-279,共9页
随着航天器交会对接任务越来越复杂,对其高效性、自主性和安全性的要求急剧增加。近年来,引入强化学习技术来解决航天器交会制导问题已经成为国际前沿热点。障碍物避撞对于确保航天器安全交会对接至关重要,而一般的强化学习算法没有对... 随着航天器交会对接任务越来越复杂,对其高效性、自主性和安全性的要求急剧增加。近年来,引入强化学习技术来解决航天器交会制导问题已经成为国际前沿热点。障碍物避撞对于确保航天器安全交会对接至关重要,而一般的强化学习算法没有对探索空间进行安全限制,这使得航天器交会制导策略设计面临挑战。为此,提出了基于安全强化学习的航天器交会制导方法。首先,设计避撞场景下航天器自主交会的马尔可夫模型,提出基于障碍预警与避撞约束的奖励机制,从而建立用于求解航天器交会制导策略的安全强化学习框架;其次,在该安全强化学习框架下,基于近端策略优化算法(PPO)和深度确定性策略梯度算法(DDPG)这两种深度强化学习算法生成了制导策略。实验结果表明,该方法能有效地进行障碍物避撞并以较高的精度完成交会。另外,通过分析两种算法的性能优劣和泛化能力,进一步证明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 航天交会制导 障碍物避撞 安全强化学习 近端策略优化 深度确定性策略梯度
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基于人工蜂群算法的固定时间多脉冲交会
13
作者 公冕 龚晓刚 +2 位作者 方艺忠 贾平会 周荻 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第5期65-72,共8页
在两航天器交会问题中,采用多脉冲变轨策略往往能取得更小的燃料消耗.利用人工蜂群算法优化了航天器固定时间多脉冲交会问题,提出一种改进的人工蜂群算法.该方法能够简化时间约束的处理,能获得满足地球半径约束的解.该方法易于编程,鲁... 在两航天器交会问题中,采用多脉冲变轨策略往往能取得更小的燃料消耗.利用人工蜂群算法优化了航天器固定时间多脉冲交会问题,提出一种改进的人工蜂群算法.该方法能够简化时间约束的处理,能获得满足地球半径约束的解.该方法易于编程,鲁棒性强,可以应用到不同的摄动模型.仿真结果表明,该算法不易陷入局部最优,相比于粒子群算法和传统人工蜂群算法具有更高的求解精度. 展开更多
关键词 航天交会 轨道优化 群智能优化算法 人工蜂群算法
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帕累托-有限推力航天器轨道机动问题中相对运动的最优控制
14
作者 谢尔盖·伊斯科夫 格里果利·菲利波夫 +1 位作者 周晓 王长青 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期529-536,共8页
针对时间自由的两航天器交会问题,考虑了在轨道圆柱参考系中线性运动模型的相对运动轨迹的多准则优化。得到了描述相对运动的长期参数和周期参数方程。详细研究了具有有限横向推力的纵向运动控制变体的标称控制程序结构,并获得了解析解... 针对时间自由的两航天器交会问题,考虑了在轨道圆柱参考系中线性运动模型的相对运动轨迹的多准则优化。得到了描述相对运动的长期参数和周期参数方程。详细研究了具有有限横向推力的纵向运动控制变体的标称控制程序结构,并获得了解析解。开发了一种求解任意边界条件和推力控制加速度值的帕累托最优控制程序在标准空间(机动时间、总时间)中的算法。该算法中,使用帕累托最优方法,实现了多目标的优化(总时间最优,燃料最优),给出了地球静止轨道平面上参数校正变体的数值计算结果。 展开更多
关键词 航天交会 最优控制 横向推力 帕累托最优
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航天器交会对接中GPS的应用 被引量:1
15
作者 方群 曾锋 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第2期73-76,共4页
卫星定位和卫星通讯是正在寻求的空间飞行器高级自主交会系统的首选测控手段。本文概述了航天器的交会对接基本要求和过程以及美国全球定位系统(GPS)的组成、定位原理、精度和差分原理后,列出了两种形式的相对运动方程。利用运动... 卫星定位和卫星通讯是正在寻求的空间飞行器高级自主交会系统的首选测控手段。本文概述了航天器的交会对接基本要求和过程以及美国全球定位系统(GPS)的组成、定位原理、精度和差分原理后,列出了两种形式的相对运动方程。利用运动方程求解、单纯GPS、差分GPS的结合,可以完成追踪航天器向目标航天器接近的整个导引过程,且可以省去庞大的地面遥控遥测、星上雷达等设备,减少误差源。仿真计算证实了这一设计思想的可行性和精度。 展开更多
关键词 航天交会 对接 GPS
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带有控制饱和约束的航天器交会输出反馈控制(英文) 被引量:3
16
作者 赵琴 段广仁 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1503-1510,共8页
针对航天器交会问题存在外部干扰和输入饱和的情况,本文提出了一个输出反馈跟踪控制器.仅利用测量得到的相对位置信息,设计了一个滑模观测器用来估计相对角速度,并根据该估计值设计了一个鲁棒反步控制律.通过引入一个辅助系统,对输入饱... 针对航天器交会问题存在外部干扰和输入饱和的情况,本文提出了一个输出反馈跟踪控制器.仅利用测量得到的相对位置信息,设计了一个滑模观测器用来估计相对角速度,并根据该估计值设计了一个鲁棒反步控制律.通过引入一个辅助系统,对输入饱和情况进行了分析.采用Lyapunov稳定性理论,证明了本文提出的该控制器能够保证位置和速度跟踪误差的一致有界性.最后通过数值分析验证了所设计的输出反馈控制器的有效性. 展开更多
关键词 航天交会 输出反馈 输入饱和 滑模观测器
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用改进的差异演化算法求解双冲量交会问题 被引量:1
17
作者 彭雷 戴光明 +1 位作者 王茂才 陈方杰 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期107-109,共3页
推导了在初始端点固定和初始端点不固定两种情况下航天器双冲量交会问题的优化模型,确定以燃料和时间加权作为优化目标.在此基础上,运用改进的差异演化算法进行仿真计算.最后从收敛性和搜索的准确性两个方面对改进的差异演化算法与基本... 推导了在初始端点固定和初始端点不固定两种情况下航天器双冲量交会问题的优化模型,确定以燃料和时间加权作为优化目标.在此基础上,运用改进的差异演化算法进行仿真计算.最后从收敛性和搜索的准确性两个方面对改进的差异演化算法与基本遗传算法进行比较.研究结果表明:改进的差异演化算法在求解航天器双冲量交会问题时具有收敛速度快、优化能力强、算法可靠等优势. 展开更多
关键词 差异演化算法 遗传算法 航天交会 双冲量
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空间微重力组合体及其控制 被引量:3
18
作者 于绍华 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期49-54,共6页
空间微重力组合体是绳系卫星系统的升级版,有更强大的功能和应用前景。可是在无控状态下,新旧两款系统的留位(系绳伸出长度不变)和回收(系绳回卷收缩)运动都不稳定,必须置入有效的控制算法才能使其稳定运行。从绳系卫星的简化动力学模... 空间微重力组合体是绳系卫星系统的升级版,有更强大的功能和应用前景。可是在无控状态下,新旧两款系统的留位(系绳伸出长度不变)和回收(系绳回卷收缩)运动都不稳定,必须置入有效的控制算法才能使其稳定运行。从绳系卫星的简化动力学模型入手,抓住微重力和动态运动中的惯性力相互关系,推导出基础型和扩展型的距离速率控制算法,简明有效地抑制这些系统的不稳定运动和改进空间组合体在轨交会对接控制技术。该算法也可应用于有分布质量和弹性变形的连续系绳的动力学模型以及其他更复杂的绳系卫星(家族)系统的控制中。 展开更多
关键词 空间组合体 微重力环境 绳系卫星系统 航天交会对接 距离速率控制算法
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远程导引变轨方案修正算法 被引量:3
19
作者 石俊 韩潮 《上海航天》 北大核心 2007年第5期27-30,共4页
为在实际摄动条件下由远程导引变轨方案初始设计结果实现追踪航天器与目标航天器的交会,提出了一种修正变轨方案。将初始多脉冲式变轨方案转换为有限推力式并作修正,取远程导引结束时刻追踪与目标航天器间的相对轨道要素为目标函数,采用... 为在实际摄动条件下由远程导引变轨方案初始设计结果实现追踪航天器与目标航天器的交会,提出了一种修正变轨方案。将初始多脉冲式变轨方案转换为有限推力式并作修正,取远程导引结束时刻追踪与目标航天器间的相对轨道要素为目标函数,采用J2,J3,J4解析轨道预报器对目标函数计算需要的轨道进行预报,以历次变轨开始时刻、结束时刻和推力方向为优化变量,用边界约束有限存储BFGS(L-BFGS-B)优化算法获得的最优解为修正后的变轨方案,可消除摄动模型误差。算例结果表明,经转换和修正所得有限推力式变轨方案能在实际摄动条件下实现追踪航天器与目标航天器的交会。 展开更多
关键词 航天器远程交会 轨道机动 多脉冲式变轨 有限推力式变轨
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离散输入受限系统的增益调度事件触发和自触发控制 被引量:1
20
作者 张凯 周彬 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1489-1496,共8页
针对离散输入受限系统,分别设计静态和动态的增益调度事件触发和自触发控制算法.首先设计一种基于离散参量Lyapunov方程的静态增益调度事件触发控制算法,该算法通过事件触发机制更新控制增益,使得在增大闭环系统收敛速率的同时节约通讯... 针对离散输入受限系统,分别设计静态和动态的增益调度事件触发和自触发控制算法.首先设计一种基于离散参量Lyapunov方程的静态增益调度事件触发控制算法,该算法通过事件触发机制更新控制增益,使得在增大闭环系统收敛速率的同时节约通讯资源.为了避免对采样状态和测量误差的连续监测,设计了相应的静态增益调度自触发控制算法;同时,为进一步增大触发间隔,分别设计相关的动态增益调度事件触发和自触发控制算法.不仅建立设计参数与最小触发间隔之间的关系,还给出可以避免triviality现象发生的条件;最后,将所提出算法应用于航天器交会系统控制器的设计,并直接在原始非线性模型上进行仿真,仿真结果验证了所设计算法的有效性. 展开更多
关键词 离散输入受限系统 事件触发控制 自触发控制 增益调度控制 动态事件触发机制 离散参量Lyapunov方程 航天交会
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