雙-三星電磁編隊相對平衡態(tài)及其特性研究.pdf

1、隨著航天器在軌服務技術的不斷發(fā)展，利用多個航天器組成編隊協(xié)同工作，對某一特定空間目標實施在軌操控成為新的空間任務模式。近年來，以電磁力、庫侖力為代表的星間非接觸內力的研究，為航天器在軌操控提供了一種新的研究思路與技術途徑。
　　航天器電磁編隊作為典型的非接觸內力作用編隊，利用安裝于各航天器上的電磁裝置產生可控電磁力/力矩以實現對編隊系統(tǒng)相對位置/姿態(tài)的在軌控制，有效地解決了傳統(tǒng)噴氣推進帶來的羽流污染、工質消耗等技術問題，一定程度上

2、提供了連續(xù)、可逆且同步的在軌控制。隨著協(xié)同航天器編隊技術的飛速發(fā)展，電磁編隊技術逐漸變?yōu)楫斀竦难芯繜狳c和前沿性課題。但由于電磁編隊的內力特性以及編隊系統(tǒng)的高非線性/耦合性，給編隊系統(tǒng)動力學與控制問題帶來一定挑戰(zhàn)，一些關于航天器電磁編隊動力學與控制的難題仍有待解決。
　　針對航天器電磁編隊的動力學與控制問題，論文開展了電磁編隊動力學建模、相對平衡態(tài)分析、編隊系統(tǒng)穩(wěn)定性分析等相關研究。
　?。?）靜態(tài)電磁編隊相對平衡態(tài)條件。相對

3、平衡態(tài)對應實現靜態(tài)編隊，此時編隊系統(tǒng)各航天器相對位形保持不變，相關研究對編隊系統(tǒng)空間構型保持與重構有重要意義。論文基于牛頓-歐拉方程建立航天器電磁編隊矢量動力學模型；由靜態(tài)編隊平衡態(tài)特性，基于矢量力學方法推導航天器編隊系統(tǒng)平衡態(tài)條件與磁偶極子配置情況。
　?。?）電磁編隊 Hamilton動力學模型。航天器電磁編隊在軌飛行涉及到復雜的運動形式：一是整個編隊系統(tǒng)隨質心做定點運動；二是編隊系統(tǒng)中各航天器之間的相對運動。為清晰的描述編隊

4、系統(tǒng)的動力學特性和各航天器間的相對運動關系，論文基于Hamilton力學方法建立編隊系統(tǒng)姿/軌耦合動力學模型，推導了航天器電磁編隊無擾動條件下的耦合非線性六自由度動力學方程，并與電磁編隊矢量力學模型對比，驗證Hamilton力學模型適用性。
　?。?）電磁編隊平衡態(tài)求解及穩(wěn)定性分析。航天器電磁編隊相對平衡態(tài)及其穩(wěn)定性問題研究是靜態(tài)編隊在軌運行的基礎性課題，關系著航天器編隊系統(tǒng)能否在軌安全且穩(wěn)定運行。論文針對雙/三星靜態(tài)編隊平衡態(tài)構