基于小推力的卫星轨道跟踪控制仿真研究

摘要

卫星轨道机动和跟踪控制过程中,采用小推力推进能提高星上燃料利用率,增加航天器有效载荷的质量,从而降低卫星发射质量与成本.针对连续小推力卫星轨道机动和跟踪控制过程中,传统方法无法保证解的近优性和优化参数多的问题,提出了一种新的轨道跟踪闭环控制算法.新算法通过极大值原理,将燃料最优连续推力轨道转移问题转化为最优控制两点边值问题,然后采用无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)参数估计算法获得燃料最优转移轨道,并采用数据拟合的方式对最优轨道进行处理获得参考轨道.最后根据轨道要素变化量分段跟踪参考轨道,通过对半解析法理论的权重参数进行不断调整,得到连续小推力燃料最优参考轨道跟踪的最优解.仿真结果表明,新方法只需要优化少量参数,能有效实现卫星对目标轨道的高精度跟踪控制.