[发明专利]巨型星座轨道保持迭代学习控制方法

权利要求书

1.巨型星座轨道保持迭代学习控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1、在巨型星座分布密集、卫星轨道层间距小的背景下，构建星座卫星间相对动力学模型；根据星座卫星间相对动力学模型得到由星座卫星间相对摄动产生的相对轨道保持偏差，即得到相对轨道保持偏差表达式；所述星座卫星间相对摄动具有周期性特点；

步骤2、根据步骤1构建的星座卫星间相对动力学模型，设计相对轨道保持反馈控制律a_fb，以抑制非周期摄动对高精度相对轨道保持的影响，使星座卫星间相对轨道在非周期摄动下保持稳定；

步骤3、根据步骤1得到的星座卫星间相对摄动模型的周期性特点，在步骤2所设计的反馈控制器的基础上，针对星座卫星间相对摄动的周期性特点，设计不显含初始状态的ILC控制律a_ILC，以抑制周期摄动对高精度相对轨道保持的影响；在具有周期性且精确模型未知的星座卫星间相对摄动的影响下，使星座卫星间相对轨道保持稳定，并使ILC控制律的收敛性不受启动时刻的初始状态影响；

步骤4、由于星座卫星间同时存在非周期和周期性相对摄动，设计ILC反馈控制律为反馈控制律a_fb与ILC控制律a_ILC两部分的合成；通过反馈控制抵消星座卫星间非周期相对摄动的影响，通过ILC控制抵消星座卫星间周期性相对摄动的影响，二者协同调整卫星速度、修正轨道参数，消除星座卫星间相对轨道保持偏差，在精确模型未知的星座卫星间相对摄动影响下，实现星座卫星间相对轨道的精确自主保持；进而在不影响卫星正常任务的同时，减小碰撞风险，提高巨型星座运行安全性。

2.如权利要求1所述的巨型星座轨道保持迭代学习控制方法，其特征在于：步骤1实现方法为，

首先定义RSW轨道坐标系，原点O位于目标航天器或卫星的质心，Ox轴指向目标矢径方向，Oy轴在轨道平面内与Ox轴垂直，指向目标速度方向，Oz与轨道平面垂直，与Ox、Oy轴构成右手坐标系；所述Ox轴即R轴，Oy轴即S轴，Oz轴即W轴；

威胁星在目标星RSW系中的相对位置为(x,y,z)^T，则有

式(1)中，下标t与d分别表示目标星和威胁星，ρ为两星相对位置矢量，a为卫星轨道加速度，r为卫星矢径，ω为卫星轨道角速度，f为目标星真近点角；

由于近地卫星的主要摄动源是地球扁率，因此仅显化2阶带谐项摄动，其在地心惯性坐标系ECI下表示为

式(2)中，R_e为地球半径，对式(2)进行坐标变换并代入二体方程，得到目标星RSW系下的相对运动方程为

式(3)中，a_p＝[a_px,a_py,a_pz]^T表示轨道系下的相对摄动加速度，具有周期性特点；令a_s＝[a_sx,a_sy,a_sz]^T表示其他未建模的非周期扰动以及近似偏差，a_c＝[a_cx,a_cy,a_cz]^T表示三轴的控制分量；

在巨型星座分布密集、卫星轨道层间距小的背景下，有碰撞风险的两近圆轨道卫星轨道高度近似相等，即r_t≈r_d，式(3)简化为

式(4)即为卫星相对加速度描述，则包含摄动的星座卫星间相对运动动力学模型为

式(5)中，

相对轨道保持首先需要选定理想的相对轨道，以不受摄的二体运动轨道为卫星的理想轨道，并得到理想相对轨道，以下标q表示；星座卫星间理想相对运动状态变量为x_q＝[r_qv_q]^T，v_q为星座卫星间理想相对速度矢量，则理想相对运动动力学模型为

根据如式(5)所示的相对动力学模型得到相对轨道保持偏差表达式如式(8)所示

因此有偏差状态变量e＝[e_r e_v]^T。