[发明专利]卫星编队解析式燃料优化控制方法及系统

摘要

一种卫星编队解析式燃料优化控制方法，基于状态空间映射，将运动状态转换为几何构形参数，并由此建立几何参数描述的燃料最优编队规划模型，获得末状态等式约束下进行编队机动规划所需的燃料下界，通过比较多个下界面及下界面的可达性，最终获得燃料最优的充要条件，并进一步得到时间最短、脉冲数最少的解析式燃料优化控制策略。本发明可以为卫星编队飞行提供快速的解析式燃料最优规划方法，具有意义明确、形式简单、计算量小等优点，可以满足近地轨道卫星近距离轨道机动需要。

主权项

一种卫星编队解析式燃料优化控制方法，其特征在于，基于状态空间映射，将运动状态转换为几何构形参数，并由此建立几何参数描述的燃料最优编队规划模型，获得末状态等式约束下进行编队机动规划所需的燃料下界，通过比较多个下界面及下界面的可达性，最终获得燃料最优的充要条件，并进一步得到时间最短、脉冲数最少的解析式燃料优化控制策略；所述的燃料最优的充要条件是指：轨道平面外、平面内最优解，其中：a.轨道平面外最优解为脉冲控制下的最优方案，该方案下的脉冲施加点由相位参数θ决定，只能位于θ或θ+π处，因此最少仅需一次脉冲，脉冲大小nq；b.轨道平面内最优解为脉冲控制或恒值推力控制下的最优方案，该方案包括以下三种情况：情况一：p＝|s|＝0,l≠0，最优解不存在，只能为次优解，且燃料消耗与机动时间长度tf反比；情况二：p≥|s|，最优解为三次脉冲控制，具体为：燃料消耗仅与尺寸参数p有关，其中：分别表示y轴正方向、负方向上的最优脉冲；分别对应方向的脉冲时刻；k+、k‑为正整数，表示脉冲时刻与轨道周期比值的整数部分；T＝2π/n为轨道周期；Tφ＝φ/n为相位参数φ引起的脉冲时刻偏移值，且这些参数满足(p+s)k+-(p-s)(k-+1-α)=4l3π+2sTφT+(p-s)2;]]>情况三：|s|≥p＞0，最优解为脉冲控制或两段连续恒值推力控制，具体为：其中：sinc‑1(·)为非归一化辛格函数的逆函数；Tφ＝φ/n；j＝1,2；燃料消耗仅与尺寸参数|s|有关，其中：两段推力的分配(s1,p1)和(s2,p2)满足：其中：ε、η分别为第一段推力中s、p所占的比重。