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附着小天体的最优制导控制方法

江秀强 陶婷 杨威 李爽

江秀强, 陶婷, 杨威, 李爽. 附着小天体的最优制导控制方法[J]. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(1): 53-60. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008
引用本文: 江秀强, 陶婷, 杨威, 李爽. 附着小天体的最优制导控制方法[J]. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(1): 53-60. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008
JIANG Xiuqiang, TAO Ting, YANG Wei, LI Shuang. Optimal Guidance Control Strategies for Spacecraft Attaches to A Small Body[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(1): 53-60. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008
Citation: JIANG Xiuqiang, TAO Ting, YANG Wei, LI Shuang. Optimal Guidance Control Strategies for Spacecraft Attaches to A Small Body[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(1): 53-60. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008

附着小天体的最优制导控制方法

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(61273051, 60804057);国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA7034057E,2012AA121601);上海航天科技创新基金项目(SAST201213)

Optimal Guidance Control Strategies for Spacecraft Attaches to A Small Body

  • 摘要: 以小天体伴飞附着任务为工程背景,针对探测器在小天体复杂弱引力场条件下附着这一难题,研究了最优制导控制策略。首先,考虑在小天体极区实施附着任务,建立并简化动力学模型,给出约束条件和基于时间-燃耗最优的混合性能指标要求。然后,采用相平面法设计了最优制导律,利用极限环设计最优开关控制律;同时,采用高斯伪谱法把附着小天体的最优制导问题转化成非线性规划问题,利用Matlab/GPOPS优化工具包求取最优数值解。最后,加入已有的基于矢量测量的自主光学导航模块构建GNC仿真回路,对两种最优制导控制策略进行仿真验证。结果表明:两种制导控制策略都能满足任务要求,但基于相平面法得到的最优制导控制具有一定风险,而基于高斯伪谱法得到的最优制导控制精度更高、燃耗更少,适于工程应用。
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-26
  • 修回日期:  2015-02-20

附着小天体的最优制导控制方法

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(61273051, 60804057);国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA7034057E,2012AA121601);上海航天科技创新基金项目(SAST201213)

摘要: 以小天体伴飞附着任务为工程背景,针对探测器在小天体复杂弱引力场条件下附着这一难题,研究了最优制导控制策略。首先,考虑在小天体极区实施附着任务,建立并简化动力学模型,给出约束条件和基于时间-燃耗最优的混合性能指标要求。然后,采用相平面法设计了最优制导律,利用极限环设计最优开关控制律;同时,采用高斯伪谱法把附着小天体的最优制导问题转化成非线性规划问题,利用Matlab/GPOPS优化工具包求取最优数值解。最后,加入已有的基于矢量测量的自主光学导航模块构建GNC仿真回路,对两种最优制导控制策略进行仿真验证。结果表明:两种制导控制策略都能满足任务要求,但基于相平面法得到的最优制导控制具有一定风险,而基于高斯伪谱法得到的最优制导控制精度更高、燃耗更少,适于工程应用。

English Abstract

江秀强, 陶婷, 杨威, 李爽. 附着小天体的最优制导控制方法[J]. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(1): 53-60. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008
引用本文: 江秀强, 陶婷, 杨威, 李爽. 附着小天体的最优制导控制方法[J]. 深空探测学报(中英文), 2015, 2(1): 53-60. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008
JIANG Xiuqiang, TAO Ting, YANG Wei, LI Shuang. Optimal Guidance Control Strategies for Spacecraft Attaches to A Small Body[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(1): 53-60. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008
Citation: JIANG Xiuqiang, TAO Ting, YANG Wei, LI Shuang. Optimal Guidance Control Strategies for Spacecraft Attaches to A Small Body[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(1): 53-60. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.008
参考文献 (18)

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