基于界栅的日地平动点编队飞行碰撞规避控制研究.pdf

【文章摘要】 本文主要探讨了在航天器编队飞行任务中如何利用界栅理论进行碰撞规避控制，特别是在日地平动点的飞行环境中。在编队任务重构时，为防止航天器之间的碰撞，研究者提出了基于界栅的防碰撞策略。通过构建哈密顿函数并寻找最优控制律，界栅理论能够将飞行区域划分为碰撞和非碰撞区域，从而实现有效的防碰撞设计。这种方法在仿真中表现出能有效避免摄动影响，并在航天器队形重构过程中具有重要意义。 【关键词】 编队飞行，界栅理论，日地平动点，微分对策，哈密顿函数 【详细解释】 编队飞行是航天技术中的一个重要研究领域，尤其在小卫星技术发展迅速的背景下，多颗航天器协同工作的分布式卫星系统成为热点。编队飞行能够实现“虚拟航天器”的概念，通过多颗小卫星的协同，产生超越单颗航天器的性能。然而，由于空间环境中的摄动、硬件或软件故障，可能导致编队构型漂移，增加碰撞风险。 为了应对这一挑战，研究者引入了微分对策中的界栅理论。界栅理论是一种用于处理动态系统的边界约束方法，它通过构造特定的哈密顿函数和控制律，来确保航天器间的最小安全距离得以保持。在这种情况下，哈密顿函数被用来定义控制策略，而最优控制律则指导航天器的运动，以确保它们不会进入碰撞区域。 在实际应用中，假设两颗卫星在同一平面上相对运动，通过界栅轨迹的构造，可以将飞行区域划分为碰撞区和非碰撞区。追赶星（P）通过遵循界栅轨迹，可以避免与目标星（E）发生碰撞。通过这种方式，界栅理论提供了一种动态的碰撞规避策略，可以适应编队飞行中可能出现的各种变化。 论文中提到的仿真结果证实了这种方法的有效性，它能够成功避开摄动影响，确保在航天器队形重构过程中的防碰撞。这表明，界栅理论对于提高编队飞行任务的安全性和可靠性具有显著价值。 基于界栅的日地平动点编队飞行碰撞规避控制研究为航天器编队任务提供了新的思路和方法，对于未来太空任务的安全规划和执行具有重要的理论与实践意义。通过深入理解和应用这些理论，可以进一步优化航天器的编队控制，减少潜在的碰撞风险，保障太空探索任务的顺利进行。