[发明专利]一种近距离航天器共面椭圆编队的椭圆短半轴控制方法

摘要

本发明公开了一种适用于近距离航天器共面椭圆编队的椭圆短半轴控制方法，该方法根据近距离航天器共面椭圆绕飞构型的椭圆短半轴需求，基于相对运动动力学的Hill方程参数解，在控制量(量值，下文同)ΔV一定的前提下，采用椭圆短半轴改变量Δb对控制时机Θ(即控前相位角，下文同)及控制方向φ的二元连续函数求极值的方法，推导短半轴改变量Δb、控制量ΔV、控制时机Θ与控制方向φ的关系，得到Δb取极值的条件。最终得到结论控制量大小一定的前提下，在相对运动椭圆上、下点进行横向或反横向控制对相对运动椭圆大小改变效率最高；当nb/2＜ΔV＜nb时，在任何控制时机，垂直于矢径方向(且满足控制方向与相对运动方向成非锐角)进行控制，最大效率减小椭圆短半轴至0，此时，控制量与控制时机满足cosΘ＝2λcosφ且sinΘ＝λsinφ。

主权项

一种近距离航天器共面椭圆编队的椭圆短半轴控制方法，其特征在于，包括如下步骤：根据Hill方程得到Hill方程参数解，得到相对运动椭圆短半轴b的表达式；根据Hill方程解得到椭圆短半轴改变量△b与控制量△V、控制时机Θ、控制方向φ之间的关系；二元连续函数椭圆短半轴改变量△b对控制时机Θ及控制方向φ求导数；对A取极值的驻点条件分情况讨论，所述A的表达式如下式所示：A=(ΔVnbsinφ-sinΘ)2+(2ΔVnbcosφ-cosΘ)2]]>其中，n为参考星平均轨道角速度，所述A是椭圆短半轴改变量△b的函数，所述A与椭圆短半轴改变量△b的函数关系如下式所示：Δb=±Ab-b=b′-b]]>其中，为控后相对运动椭圆短半轴，得到A取极值时控制时机Θ与控制方向φ的关系以及此时对应的椭圆短半轴大小改变量△b；根据椭圆短半轴改变量△b取极值时控制时机Θ和控制方向φ的关系，针对实际问题进行控制策略规划，可实现最小速度增量控制，有效节省燃料。