基于不完备信息的拦截卫星末段轨道机动的分析与综合

摘要

拦截卫星是空天攻防中的重要元素，其末段轨道控制问题是完成攻击任务的关键，伴随着轨道不确定性、噪声以及目标卫星的轨道机动等因素，拦截卫星在进行轨道机动时难以准确获得自己相对于目标卫星的位置以及速度。本文针对轨道信息不完备这一问题，对拦截卫星末段轨道控制系统进行建模分析，并对攻防卫星相互接触和攻防卫星相对位置保持两种情况进行控制器设计。本文主要研究内容为：
　　（1）基于C-W方程建立了拦截卫星相对运动动力学模型，根据攻防卫星相互接触和攻防卫星相对位置保持两种情况进行状态空间表达式的建立，并引入非圆不确定性、能量有界噪声和白噪声等干扰。
　　（2）利用动态输出反馈控制器建立闭环系统，针对系统镇定问题、参数不确定性、能量有界噪声、白噪声和推力有限等限制条件，设计了可以满足极点配置、H2性能指标、H∞性能指标和推力有限约束的多目标动态输出反馈控制器。
　　（3）引入状态观测器，利用状态观测器实现状态反馈。针对系统镇定问题、参数不确定性、能量有界噪声以及白噪声等限制条件，设计了可以满足极点配置、H2性能指标和H∞性能指标的多目标控制器。并基于闭环系统的传递函数分离特性和极点配置分离特性，将原系统分成两个子系统分别进行控制器和观测器的设计。
　　（4）基于拦截卫星采样轨道状态信号，将连续系统转换为采样系统。再利用输入时滞法将采样系统等价变换为时滞系统形式，利用时滞系统的思想设计鲁棒滤波器，并将设计方法拓展应用到拦截卫星以与目标卫星相对位置保持为目标的鲁棒滤波器设计。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 相对轨道控制问题研究

1.4 本文主要研究内容

第2章 基于动态输出反馈控制器的末段拦截轨道控制

2.1 引言

2.2 线性矩阵不等式相关引理

2.3 拦截卫星相对运动动力学模型建立

2.4 带有动态输出反馈控制器的系统模型建立

2.5 动态输出反馈混合H2/H∞控制器设计目标

2.6 动态输出反馈混合H2/H∞控制器设计方法

2.7 仿真分析

2.8 本章小结

第3章 基于状态观测器的末段拦截轨道控制

3.1 引言

3.2 基于状态观测器的系统模型建立

3.3 基于状态观测器的混合H2/H∞控制器设计目标

3.4 基于状态观测器的混合H2/H∞控制器设计方法

3.5 仿真分析

3.6 本章小结

第4章 基于采样信号的相对轨道鲁棒滤波

4.1 引言

4.2 针对采样信号的带有鲁棒滤波器系统模型建立

4.3 拦截卫星相对目标卫星位置保持模型分析

4.4 针对采样信号的带有鲁棒滤波器设计

4.5 仿真分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢