基于循环追踪策略的卫星编队构形重构研究

批准号:
11102229
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
杨希祥
依托单位:
学科分类:
A0705.飞行器和载运系统动力学
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
张为华、安雪滢、江振宇、杨涛、杨慧欣、王东辉、黄文博
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中文摘要
卫星编队飞行应用的日益广泛使编队构形重构面临严峻挑战,构形重构算法是构形重构研究的核心。随着对编队构形重构自主化要求的逐步提高,研究对卫星智能化程度要求低、可自动规划路径、星上计算量小、不受摄动力和大气阻力干扰、可有效避免碰撞的重构算法成为关键而迫切的课题。本项研究创新性采用循环追踪算法实现构形重构的上述目标,包括;提出采用循环追踪算法解决编队构形重构问题的思想,建立基于循环追踪算法的三维空间编队控制模型,设计兼具构形调整和集体定位功能的改进非线性循环追踪算法,以此为基础,分别采用冲量控制和连续小推力控制方式实现多种类型编队构形重构,通过数值仿真和半实物仿真试验验证设计的算法和理论。本项研究将突破卫星编队构形重构自主化发展态势下构形重构算法面临的新挑战,形成基于循环追踪策略的卫星编队构形重构创新理论体系,为卫星编队构形规划与控制提供新的技术途径。
英文摘要
卫星编队飞行应用的日益广泛使编队构形重构面临严峻挑战,构形重构算法是构形重构研究的核心。随着对编队构形重构自主化要求的逐步提高,研究对卫星智能化程度要求低、可自动规划路径、星上计算量小、不受摄动力和大气阻力干扰、可有效避免碰撞的重构算法成为关键而迫切的课题。本项研究创新性采用循环追踪算法实现构形重构的上述目标,为卫星编队构形规划与控制提供新的技术途径。. 分别针对圆轨道和椭圆轨道编队构形重构问题,建立了数学模型。提出了满足卫星编队构形自主重构要求、具有局部稳定性的构形重构控制算法。引入虚拟成员导引策略改进已有非线性循环追踪控制算法,得到兼具构形调整、集体定位功能的虚拟成员导引非线性循环追踪控制算法;根据两种算法的矛盾性,调整参数设置,使定速的非线性循环追踪、变速的非线性循环追踪、虚拟成员导引定位三种算法的运动规律及其稳定性得到统一;应用所设计控制算法到全员运动,或成员之一的单员运动,得到编队均可以达到期望构形的结论;对特征值的分析证明,两种受控方式下的系统均具有局部稳定性。. 结合所设计算法,采用脉冲推力与连续小推力控制,对分布式卫星系统进行构形调整分析。提出平面内采用循环追踪、绕飞面法向施行比例微分反馈的控制律设计方法;配合多脉冲与连续控制方案,对编队向参考中心回收、编队半径大小调整、编队相位调整以及线形编队构形保持等任务进行了仿真分析;根据控制过程中循环追踪算法与“虚拟灯塔”导引算法施行的制约性,给出了控制增益设置建议;由连续小推力一定范围能量不足、循环追踪链一处断裂时的构形调整情况,得到所设计循环追踪相关控制方法具有较高可靠性与稳定性的结论。. 开展了循环追踪算法地面试验验证研究,建立了试验验证系统,包括自主机器人、图像识别系统、无线通信装置、相关软件等,对三个体和四个体地面循环追踪典型任务场景进行了半实物仿真,仿真结果验证了算法的可实现性和有效性。
期刊论文列表
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DOI:--
发表时间:2014
期刊:Journal of Navigation
影响因子:--
作者:Yang Huixin, Yang Xixiang, Zhang Weihua;
通讯作者:
DOI:--
发表时间:2014
期刊:机器人
影响因子:--
作者:程见童, 江振宇, 张银辉, 张为华
通讯作者:程见童, 江振宇, 张银辉, 张为华
Heterogeneous Sensors Navigation Method for Spacecraft Formation in the Proximity of Small Bodies
航天器临近小天体编队的异构传感器导航方法
DOI:10.4028/www.scientific.net/amm.687-691.1129
发表时间:2014-11
期刊:Applied Mechanics and Materials
影响因子:--
作者:Yang Huixin, Yang Xixiang
通讯作者:Yang Huixin, Yang Xixiang
A faster optimization method based on support vector regression for aerodynamic problems
一种基于支持向量回归的气动问题快速优化方法
DOI:10.1016/j.asr.2013.05.030
发表时间:2013-09
期刊:Advances in Space Research
影响因子:2.6
作者:Yang, Xixiang;Zhang, Weihua
通讯作者:Zhang, Weihua
DOI:--
发表时间:2012
期刊:Chinese Physics Letters
影响因子:3.5
作者:NIU Yao-Bin;WANG Zhong-wei;DONG Si-wei
通讯作者:DONG Si-wei
环境风利用的平流层飞艇智能自主区域持久驻留控制方法
- 批准号:2023JJ10056
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2023
- 负责人:杨希祥
- 依托单位:
环境风场利用的平流层浮空器区域驻留深度强化学习控制方法
- 批准号:52272445
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2022
- 负责人:杨希祥
- 依托单位:
以能源昼夜闭环为中心的平流层太阳能飞艇设计方法研究
- 批准号:2018JJ3590
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:杨希祥
- 依托单位:
国内基金
海外基金
