摘要：对绳系卫星系统提出一种仿真度更高的动力学模型，着重研究状态保持阶段的子星的振荡与姿态运动。主星设为质点， 与系统质心相合， 作圆轨道运动； 子星取为三维刚体； 系绳采用珠式模型。除绳系系统动能、引力位能及系绳弹性势能外，还考虑了系绳的结构阻尼，以及由系绳外包皮引起的弯曲力矩与扭转力矩。计算机辅助推导参与模拟计算程序设计。

摘要：为了简化绳系卫星系统(TSS)的控制,对已有的设计方法进行了改进,提出了一种新的控制律设计方法。根据TSS的动力学方程构造线性自治系统,对释放、滞留和回收过程做统一处理,由线性自治系统的稳定理论导出线性反馈控制律,并对控制参数的取值进行了讨论;然后针对回收过程,通过设计平衡点参数得到了一种分段回收控制方案。仿真算例表明,文中采用的设计方法对于圆轨道和近圆轨道TSS的释放、滞留和回收过程都有较好的适应性。

摘要：本文针对电动力绳系卫星系统的长期离轨问题,研究离轨过程中系统的非线性动力学建模以及离轨控制设计方法。基于哑铃模型假设,进行系统的姿态动力学建模。为提高动力学建模精度,计入电动力、大气阻力和地球J_(2)摄动等动力学载荷对系统轨道运动的影响,采用修正的非奇异轨道要素描述系统的轨道动力学。针对离轨的动力学控制问题,提出了常值电流输入、方向可变的电流输入和最优控制三种电流控制设计方法,通过系绳电流设计调节电动力载荷实现离轨机动。在最优控制设计方法中,构建了带非线性约束的动力学反问题,基于非线性规划算法求解该反问题,得到最优控制参考轨迹,通过闭环反馈跟踪修正电流进行离轨。另外,提出了一种基于能量的电流开关控制策略辅助离轨,以保持系统姿态稳定和高效地利用电动力。为高效离轨对系统进行了动力学设计,并通过仿真算例对比分析了控制方法的离轨效率,验证了控制方法的有效性。

摘要：为解决椭圆轨道上绳系卫星系统的稳定和快速释放问题,在传统反步法的基础上,提出了一种类反步法的非线性控制方法.与传统反步法仅适应于严格反馈系统不同,提出的类反步法非线性控制方法不仅可以应用于非严格反馈系统,并且能够充分地利用系统的非线性模型来改善控制效果.首先,基于拉格朗日力学原理,建立了椭圆轨道上绳系卫星系统释放过程的动力学模型,并通过一种新型的量纲为1的变换对动力学模型进行化简,得到了量纲为1的卫星系统模型;其次,设计了一种类反步非线性控制方法以应对绳系卫星系统模型中的耦合特性,并采用Lyapunov函数验证了各系统状态的渐进稳定性能;最后,设计了绳系卫星系统释放过程的非线性控制和PID控制的数值仿真实验,通过对比验证了所提出的类反步法非线性控制方法的有效性.仿真结果表明,所提出的类反步法控制方案不仅可以稳定、高效地控制椭圆轨道上绳系卫星系统的释放过程;而且相对比传统的PID控制方案所取得的控制效果更优.

摘要：针对三体绳系卫星系统展开过程星体姿态稳定问题,提出了动力学分析解与控制器设计相结合的控制策略。通过对三体绳系卫星系统中子星姿态振动的动力学方程应用平均方法,获得末端星体姿态振动的解析解,为控制器设计奠定了基础。基于化简后的动力学方程设计了一种滑模控制律来抑制子星姿态振动,并利用李雅普诺夫理论证明了闭环系统的渐近稳定性。通过仿真实验验证了所提出方法的可行性和有效性,仿真结果不仅证明了理论分析解的准确性,还验证了控制器的有效性。

摘要：利用退步控制方法研究了绳系卫星系统TSS(Tethered Satellite System)的平面内回收控制问题,提出了一种新的张力控制律.该控制律设计由两步组成:首先利用退步控制将摆角稳定到目标值,然后通过设计摆角的目标值实现系绳的回收和回收速度的控制.控制率设计了分段连续的目标角度方案和延时环节,可以使TSS回收过程各状态量变化平滑.数值仿真结果表明,该控制律在圆轨道、近圆轨道和大偏心率的椭圆轨道都有很好的控制效果.

摘要：动态释放变轨是绳系卫星特有的变轨方式,变轨结果好于静态释放,但相应控制还未有深入的研究。该文利用Kelvin-Tait-Chatayev定理设计了线性控制律,可以在数小时内动态释放子星。并进一步分析了圆轨道下动态释放和静态释放后的变轨结果,证明了子星动态释放后,远地点改变比静态释放大。数值仿真的结果是动态释放变轨的远地点升高是静态释放变轨的2.5倍。结果表明,此控制律可以实现动态释放变轨,并使子星轨道发生较大变化,具有重要的应用价值。

摘要：针对绳系卫星系统轨道机动过程中面内摆角抑制问题进行控制器设计.仅考虑面内摆角子系统下,针对绳系系统的动力学模型,提出了分层迭代非线性滑模控制方法.证明控制方法设计的控制律使系统所有状态渐近稳定.通过数学仿真验证方法的有效性和优势.