基于模型预测的卫星编队队形机动控制  

Satellite formation maneuver control using model predictive control

作　　者：吴宝林[1] 曹喜滨[1] 

机构地区：[1]哈尔滨工业大学卫星技术研究所,哈尔滨150080

出　　处：《吉林大学学报（工学版）》2007年第1期218-223,共6页Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition

基　　金：'973'国家重点基础研究发展规划项目(51312)

摘　　要：针对卫星编队队形机动控制推导了一种利用相对平均轨道根数为反馈量的模型预测控制算法。当面质比不同的主从卫星在近地轨道上编队飞行时,大气阻力摄动和J2项摄动是影响编队队形的两个最主要的因素,故先推导了一组包含大气阻力摄动和J2项摄动利用相对平均轨道根数描述的相对动力学方程,然后采用了一种新的基于模型预测的控制算法并讨论了该控制算法在编队飞行队形机动控制中的一些应用问题。该控制算法是一种在线滚动优化控制算法,即使存在各种较大的干扰力和模型的不确定性仍能取得良好的控制效果,且能够较好地解决存在状态约束、控制输入约束等各种约束控制问题。仿真结果表明,该控制算法接近于燃料最优,且能够在各种摄动下把队形机动控制在要求的精度范围内。A satellite formation maneuver control using model predictive control method was presented. When satellites within a formation are of different geometry and mass, drag and J2 become the most important perturbations affecting the satellite formation. The relative dynamics including the effects caused by the drag and J2 was developed using the relative mean orbit element. A new control method, model predictive control, was applied to the satellite formation maneuver control. This control is an online optimization and effective control method to deal with multivariable constrained control even that the control process exits different disturbances. Simulation results show that this control method is near fuel optimal and it can control the satellite formation to the desired formation within the error box.

关 键 词：飞行器控制 导航技术 卫星编队 队形机动 模型预测控制 相对轨道根数 

分 类 号：V412.41[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]