Применение одноосного управления для поддержания заданных относительных траекторий в формации спутников

• Автор: Зараменских, Ирина Евгеньевна
• Шифр специальности: 01.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1. Постановка задачи. Основные предположения и модели
1.1 Описание используемых систем координат
1.2 Описание одноосного управления
1.3 Постановка задачи
1.4 Способы описания относительного движения
1.4.1 Координатный способ описания относительного движения
1.4.2 Описание относительного движения при помощи орбитальных элементов
1.4.3 Комбинирование способов описания
1.5 Возмущения и их влияние на формацию
1.5.1 Учет влияния линеаризации в линеаризованных уравнениях относительного движения
1.5.2 Учет влияния слабой эллиптичности орбиты главного спутника в линеаризованных уравнениях относительного движения
1.5.3 Учет возмущений от несферичности Земли
1.5.4 Учет возмущений от влияния сопротивления атмосферы
1.5.5 Влияние светового давления на формацию спутников
1.5.6 Обоснование учета возмущений
1.5.7 Обоснование выбора параметров орбит спутников
1.6 Способы управления формацией
Глава 2. Формирование группировки спутников и анализ динамики в
центральном ньютоновом поле
2.1 Поддержание заданных траекторий в приближении центрального
гравитационного поля при помощи импульсного одноосного управления
2.1.1 Описание метода построения импульсного управления для поддержания формации
2.1.2 Применение метода построения импульсного управления для случая центрального гравитационного поля
2.2 Получение траекторий относительного движения, отличных от
семейства невозмущенных решений, при помощи одноосного непрерывного управления
2.2.1 Метод построения управления для получения наилучшего приближения траекторий
2.2.2 Применение метода построения наилучшего приближения траекторий
2.3 Основные выводы по формированию группировки в приближении
центрального гравитационного поля
Глава 3. Формирование группировки и ее динамика с учетом возмущения от полярного сжатия Земли
3.1 Описание методики компенсации влияния возмущения на
относительный вековой уход в формации
3.2 Вычисление относительных изменений оскулирующих элементов под
влиянием возмущения от полярного сжатия Земли
3.3 Вычисление относительного изменения оскулирующих элементов под
влиянием управления вдоль вектора напряженности геомагнитного поля
3.3.1 Относительное изменение оскулирующих элементов под действием управления
3.3.2 Относительное изменение драконического периода обращения под действием управления
3.4 Построение непрерывного управления для устранения относительного
векового ухода
3.4.1 Построение управления для устранения относительного дрейфа орбит
3.4.2 Построение непрерывного управления для устранения относительного изменения периодов обращения
3.4.3 Построение непрерывного одноосного управления для устранения влияния полярного сжатия Земли
3.4.4 Оценка времени жизни спутника в случае использования двигателей для устранения относительных вековых уходов
3.5 Построение импульсного управления для устранения относительного
векового ухода
3.5.1 Использование импульсного управления для устранения относительного дрейфа орбит
3.5.2 Использование импульсного управления для устранения относительного ухода спутников по периоду
3.5.3 Построение импульсного одноосного управления для устранения влияния полярного сжатия Земли
3.5.4 Оценка времени жизни спутника при использовании импульсного управления с целью устранения относительного ухода
3.6 Применение методики устранения вековых уходов на примере
использования светового давления
3.6.1 Вывод управляющих ускорений для дочернего спутника, снабженного солнечным парусом
3.6.2 Построение управления для устранения относительного дрейфа орбит
3.6.3 Построение управления для устранения относительного изменения периода обращения спутников
3.6.4 Демонстрация устранения относительного векового ухода орбит в формации спутников при помощи светового давления
3.7 Основные выводы по формированию группировки при наличии
возмущений
Заключение. Выносимые на защиту положения диссертации
Список литературы
Приложение 1. Примеры проектов Formation Flying

1.5 Возмущения и их влияние на формацию
Параграф посвящен рассмотрению основных возмущений, действующих на формацию спутников. Приведены способы учета возмущений, выделены основные возмущения, влияющие на формацию спутников.
1.5.1 Учет влияния линеаризации в линеаризованных уравнениях относительного движения
Рассмотрим степень влияния линеаризации в уравнениях Хилла на решение по сравнению с нелинеаризованными уравнениями относительного движения. Заметим, что для описания в орбитальных элементах не нужно учитывать влияние линеаризации.
Степень влияния отброшенных членов при линеаризации уравнений Хилла была оценена в работе [71]. Вспомним, что уравнения Хилла (1.4.2) были получены линеаризацией уравнений относительного движения при условии малости относительного расстояния. Для оценки ошибки, возникающей при линеаризации уравнений движения, рассматривается влияние квадратичных членов гравитационных сил. В работе показывается, что разница возмущенного и невозмущенного решений пропорциональна малому параметру Л, где 2-(Зд)/(2гс4), а отсутствие вековых членов в
решении, а значит и отсутствие векового ухода, обеспечивается определенными начальными данными возмущенного решения.
Оценим значение малого параметра Л,
Л = --£ = -£- = 3,5-10-хъм!г,
2гс4 2 Я4 гс4 г4
где Яе - радиус Земли. Видим, что влияние векового члена на общее решение
является величиной порядка 1СГ13, что намного меньше, чем влияние
гармоники А Таким образом, линеаризация уравнений относительного