發(fā)布時間：2017-11-20 13:31

  本文關(guān)鍵詞：電推進技術(shù)在GEO衛(wèi)星軌道控制中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 電推進 同步軌道 位置保持 軌道轉(zhuǎn)移 推力 控制 策略 優(yōu)化 推力器

【摘要】：在衛(wèi)星的軌道控制中,相比傳統(tǒng)的化學推進控制,電推進技術(shù)具有比沖高、推力大小可精確微調(diào)等優(yōu)勢,在應(yīng)用中可以大幅減少航天器推進劑攜帶量,為有效載荷提供更多容量,或直接降低航天器總質(zhì)量,節(jié)約發(fā)射成本。國外不少宇航機構(gòu)都已將電推進技術(shù)應(yīng)用在了航天器軌道控制中,在軌道轉(zhuǎn)移、軌道保持和人工特殊軌道實現(xiàn)等問題上均有一定進展。而相對來說,我國在電推進技術(shù)的應(yīng)用方面還比較落后。本文重點研究了電推進在地球同步衛(wèi)星軌道控制中的應(yīng)用,在對電推進技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展情況深入調(diào)研的基礎(chǔ)上,確定了工程上具有一定難度的長期在軌衛(wèi)星的位置保持控制和GTO到GEO的軌道轉(zhuǎn)移控制,作為主要研究方向。在電推進應(yīng)用于GEO衛(wèi)星位置保持控制的研究中,論文深入分析了位置保持原理與大推力位置保持實現(xiàn)的成熟控制策略,并利用電推進的特點,設(shè)計了用于東西位置保持控制的弧形極限環(huán)控制策略,以及用于南北位置保持的均勻間隔法和均勻分布法控制策略。論文描述了以上控制策略的制定方法并給出了承擔該種類任務(wù)的推力判據(jù),以上控制方法的提出具有一定的創(chuàng)新性。在電推進應(yīng)用于GEO衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移控制的研究中,文章著重研究了多種條件下的變軌運動方程,經(jīng)過分析比較,提出了一種特殊的適用于小推力變軌的研究方法,即將電推力作為一種方向可控的軌道攝動力,與自然攝動聯(lián)合求解進行建模,推導出了研究變軌期間運動規(guī)律的動力學方程;再選擇合適的優(yōu)化算法,最終獲得了該方程的最優(yōu)解。進一步地,通過數(shù)值求解和計算機仿真,得出了小推力衛(wèi)星變軌期間運動的特點;在不同衛(wèi)星質(zhì)量、轉(zhuǎn)移軌道參數(shù)下,定量分析了變軌時間、所需推力、消耗推進劑之間的邏輯關(guān)系。最后,單獨研究了使用化學推進和電推進混合完成變軌的方案,得出了不同中間軌道下轉(zhuǎn)移時間和所用推力的對應(yīng)關(guān)系等重要結(jié)論。文章最后對目前國內(nèi)外普遍應(yīng)用的電推力器進行了調(diào)研,并結(jié)合混合變軌方案的研究結(jié)果,對不同類型的電推力選擇進行了比較和分析,得出了電推力器在變軌應(yīng)用中的選型原則。本文的研究為國內(nèi)相關(guān)航天單位應(yīng)用電推技術(shù)進行衛(wèi)星軌道控制打下了基礎(chǔ),也對進一步分析電推進在深空探測及其它相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用有一定的參考價值。
【學位授予單位】：國防科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V448.2

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本文編號：1207332