Построение Парето-оптимальных параметрических программ управления относительным движением космического аппарата на околокруговой орбите

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается задача построения множества номинальных оптимальных по Парето программ управления относительным движением маневрирующего на околокруговых орбитах космического аппарата относительно пассивной цели. Движение рассматривается в орбитальной цилиндрической системе координат в переменных, характеризующих вековое и периодическое движение в безразмерном виде, инвариантном по отношению к величине ускорения от тяги маневрирующего космического аппарата и высоте опорной орбиты. На основе аналитических исследований построены области граничных условий, допускающие применение более простых в реализации программ управления относительным движением с двумя включениями тяги с ориентацией в трансверсальном направлении. Получено решение двухкритериальной параметрической задачи для критериев: моторное время работы двигателя и общая продолжительность маневра. Применение принципа оптимальности Парето позволило упростить численную процедуру построения искомого множества не улучшаемых решений задачи из имеющейся выборки, удовлетворяющей граничным условиям перелета.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. А. Ишков

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Email: filippov.ga@ssau.ru
Россия, Самара

Г. А. Филиппов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Автор, ответственный за переписку.
Email: filippov.ga@ssau.ru
Россия, Самара

Список литературы

  1. Sabatini M., Palmerini G.B. Mixed-integer GA optimization for the tracking control of a formation of small satellites equipped with multi-constrained electric thrusters // Acta Astronautica. 2023. V. 202. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.10.009
  2. Song Y., Park S.-Y., Lee S. et al. Spacecraft formation flying system design and controls for four nanosats mission // Acta Astronautica. 2021. V. 186. P. 148–163. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.05.013
  3. Li S., Liu Ch., Sun Zh. Finite-time distributed hierarchical control for satellite cluster with collision avoidance // Aerospace Science and Technology. 2021. V. 114. https://doi.org/10.1016/j.ast.2021.106750
  4. Li L., Zhang J., Li. Y. et al. Geostationary station-keeping with electric propulsion in full and failure modes // Acta Astronautica. 2019. V. 163. Pt B. P. 130–144. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.03.021
  5. Corpino S., Stesina F. Inspection of the cis-lunar station using multi-purpose autonomous Cubesats // Acta Astronautica. 2020. V. 175. P. 591–605. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.05.053
  6. Zhao X., Zhang Sh. Adaptive saturated control for spacecraft rendezvous and docking under motion constraints // Aerospace Science and Technology. 2021. V. 114. Art. ID. 106739. https://doi.org/10.1016/j.ast.2021.106739
  7. Guo Y., Zhang D., Li Ai-jun et al. Finite-time control for autonomous rendezvous and docking under safe constraint // Aerospace Science and Technology. 2021. V. 109. Art. ID. 106380. https://doi.org/10.1016/j.ast.2020.106380
  8. Zhang Y., Zhu B., Cheng M. et al. Trajectory optimization for spacecraft autonomous rendezvous and docking with compound state-triggered constraints // Aerospace Science and Technology. 2022. V. 127. Art. ID. 107733. https://doi.org/10.1016/j.ast.2022.107733
  9. Ишков С.А., Филиппов Г.А. Исследование оптимальных программ управления относительным движением космического аппарата с ограниченной тягой // Косм. исслед. 2023. Т. 61. № 3. С. 248–257. https://doi.org/10.31857/S0023420622600155
  10. Красильщиков М.Н., Малышев В.В., Федотов А.В. Автономная реализация динамических операций на геостационарной орбите. I. Формализация задачи управления // Известия РАН. Теория и системы управления. 2015. № 6. С. 82–96.
  11. Войсковский А.П., Красильщиков М.Н., Малышев В.В. и др. Автономная реализация динамических операций на геостационарной орбите. II. Синтез алгоритмов управления // Известия РАН. Теория и системы управления. 2016. № 6. С. 107–128.
  12. Аппазов Р.Ф., Сытин О.Г. Методы проектирования траекторий носителей и спутников Земли. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 440 с.
  13. Константинов М.С. Механика космического полета. М.: Наука, 1989.
  14. Эльясберг П.Е. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1969.
  15. Ишков С.А. Сближение космических аппаратов с малой тягой на околокруговых орбитах // Косм. исслед. 1992. Т. 30. № 2. С. 165–179.
  16. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В. и др. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1969. 384 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Анализ траекторий векового движения

Скачать (97KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Множество Парето оптимальных решений задачи для граничных условий малое отклонение и большое отклонение

Скачать (122KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пример траектории векового движения (сверху) и зависимости малой полуоси эллипса относительного движения от времени (снизу), управление по программе с двумя включениями тяги разного знака

Скачать (40KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Пример траектории векового движения (сверху) и зависимости малой полуоси эллипса относительного движения от времени (снизу), управление по программе с двумя включениями тяги одинакового знака

Скачать (151KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025