基于脉冲控制的航天器顺光抵近与顺光构型维持

摘要

研究对空间目标近距离顺光抵近与顺光构型维持的脉冲控制问题.顺光抵近指航天器保持位置近似位于目标—太阳连线上,对目标实施抵近操作.建立航天器与目标间的近距离相对运动动力学,从几何上定义顺光走廊的概念.通过一种将路径约束转化为点约束的技巧,构建描述顺光抵近过程最优脉冲控制策略的非线性规划(NLP)模型,对模型进行求解获得时间约束下脉冲消耗最小的抵近控制策略.进一步分析目标轨道坐标系下的目标—太阳连线长期变化规律,并提出一种基于控制时刻与控制位置点采样,以及动力学拟合的顺光构型维持脉冲控制方法.数值仿真验证结果表明所提出的顺光抵近与维持控制策略,能够实现航天器在满足顺光走廊约束的前提下完成对目标的顺光抵近与顺光构型维持任务.