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现有研究存在的问题

时间:2022-02-01 百科知识 版权反馈
【摘要】:而且,应用于交会对接中的制导和控制方法也很多。但是上述研究存在如下问题:当前研究大多是针对平面交会对接情况进行控制设计,而对空间交会对接控制过程研究不足。但是,航天器在轨运行中并不容易实现平面交会对接。在现有研究中,仅在反馈控制方法中提到利用补偿方法抵消藕合因素的相关研究。在现有交会对接研究中,姿态控制系统与轨道控制系统是独立的,并没有考虑姿态控制系统对轨道控制系统的影响。
现有研究存在的问题_交会对接制导与控

由上述研究可知,制导和控制系统主要对航天器的轨道和姿态运动、能量消耗、飞行时间和安全性等问题进行研究。而且,应用于交会对接中的制导和控制方法也很多。但是上述研究存在如下问题:

(1)当前研究大多是针对平面交会对接情况进行控制设计,而对空间交会对接控制过程研究不足。

传统交会对接中,其分段过程是基于平面交会对接设计的,而且大多研究的目的是实现平面交会对接中特定阶段的控制任务。但是,航天器在轨运行中并不容易实现平面交会对接。以平面交会对接设计控制忽略了垂直于轨道平面方向的相对运动对交会对接控制系统的影响,不利于实现理想的交会对接过程。

(2)在交会对接制导和控制系统的研究中,对控制律的实现方式研究不足。

上述制导和控制算法中,所设计的导引律或控制律的形式有连续型、开关型、连续+开关型等多种形式。但是,在交会对接系统中,常见的航天器发动机多为开关方式工作的质量-喷射型发动机,所以不易实现连续型制导和控制律。

(3)在制导和控制系统的研究中,对系统中藕合因素的研究不足。

交会对接控制系统中存在的藕合因素表现在两个方面:相对运动模型中存在多个控制变量,且变量之间存在严重藕合;由于飞行器姿态决定轨道控制力的方向,所以姿控系统和轨控系统之间也存在藕合。在现有研究中,仅在反馈控制方法中提到利用补偿方法抵消藕合因素的相关研究。事实上,交会对接过程需要对系统进行解藕设计以实现理想交会对接。

(4)交会对接控制的相关研究中,对轨道控制系统和姿态控制系统的协调配合问题研究不足。

在现有交会对接研究中,姿态控制系统与轨道控制系统是独立的,并没有考虑姿态控制系统对轨道控制系统的影响。由于航天器的姿态控制系统不仅决定了轨道控制力的方向,还决定了测量设备的指向,在要求安全、可靠的交会对接中,需要时刻调节姿态控制系统以保证轨控力和测量轴的指向满足交会对接要求。

(5)大多控制方法能够实现系统从初始位置到目的位置的交会过程,但对交会过程中轨线形状的控制研究不足。

比如C-W脉冲控制方法,通过在初始位置和目的位置施加脉冲以实现航天器的交会过程,相对飞行轨线是弧状飞行轨线。当航天器间的距离较近时,弧状飞行轨线可能导致航天器相撞。在最优控制中,通过对系统状态构成的指标进行优化,可以对状态的变化进行限定,但飞行轨线的形状信息并不容易形成优化指标。若需要对飞行轨线进行限定,一般先采用路径规划算法形成参考轨迹,然后以参考轨迹为基准进行跟踪控制,现有研究中并没有通过控制算法直接生成预想轨线的控制过程。

综上所述,尽管很多控制算法应用于交会对接控制系统,若考虑C能独立自主的获取信息、处理信息和生成控制信息,上述算法不便于工程应用。因而,有必要研究一种能够易于工程使用的制导和控制方法,实现空间无人自主交会对接,且满足安全、精确、节能等性能指标。

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