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公开(公告)号：CN112464452B
公开(公告)日：2022-07-01
申请号：CN202011283042.2
申请日：2020-11-16
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F30/20 , B64G4/00 , B64G1/66 , G06F111/04 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开的考虑姿轨耦合的空间碎片双系绳拖曳系统最优离轨方法，属于航天器轨道与姿态的动力学与控制领域。本发明将空间碎片绳系拖曳系统中的拖船等效为质点，碎片等效为刚体，连接拖船和碎片的两系绳等效为不可压缩的弹簧阻尼模型，其中两系绳能够连接在碎片任意位置；基于第二类拉格朗日方法建立绳系拖曳系统的二维姿轨耦合动力学精确模型，通过对比可压缩弹簧阻尼系绳模型与不可压缩弹簧阻尼系绳模型拖曳离轨过程中的碎片姿态角变化，分析出碎片失稳是系绳由松弛到张紧的冲击过程造成的，基于此原因，添加使系绳时刻张紧的绳长约束条件，改进最优模型的约束条件，使得绳系拖曳系统在稳定的前提下以尽量小的燃料消耗进行离轨清除任务。
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公开(公告)号：CN113867379B
公开(公告)日：2022-05-10
申请号：CN202111169293.2
申请日：2021-10-08
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05D1/08
Abstract: 本发明公开的一种棱锥型离轨帆的构形构建与姿态控制方法，属于航天器姿态动力学与控制领域。本发明实现方法为：考虑大气阻力和地球形状的环境摄动，建立基于位置矢量和四元数描述的三维轨道姿态耦合动力学模型，其中，将离轨帆视为刚体，航天器本体视为质点，迎风面积考虑气流遮挡情况，提高动力学模型精度；并基于所述模型得到不同情况下航天器姿态稳定性和离轨效率关于棱锥型离轨帆锥角和支撑杆杆长的规律，基于所述规律分析优化棱锥型离轨帆系统构形参数，得到姿态稳定性高和离轨效率高的棱锥型离轨帆；基于上述模型和选择的构形参数，设计四元数反馈重定位PID控制律，实现配置离轨帆的航天器相对于速度方向姿态稳定，提高离轨效率。
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公开(公告)号：CN114384803A
公开(公告)日：2022-04-22
申请号：CN202210029706.5
申请日：2022-01-12
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开的考虑地影约束的小推力最优变轨方法，属于航天器轨道动力学与控制领域。本发明实现方法：建立基于角度差判断的地影约束模型，将对航天器是否位于地影区的判断转化为对角度差符号的判断，不受航天器相对于地球方位限制；将地影约束添加在动力学中，通过最优控制建立考虑地影约束的小推力轨道最优控制模型；设计平滑函数和平滑参数，对不连续点平滑处理并使地影区推力大小随平滑参数的变化而相应变化，使得以平滑参数作为同伦参数的同伦过程顺利进行；结合同伦法和间接法求解考虑地影约束的小推力轨道最优控制问题，获得满足地影约束的小推力轨道最优控制和最优轨迹，实现满足地影约束的小推力最优变轨。
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公开(公告)号：CN112464452A
公开(公告)日：2021-03-09
申请号：CN202011283042.2
申请日：2020-11-16
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F30/20 , B64G4/00 , B64G1/66 , G06F111/04 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开的考虑姿轨耦合的空间碎片双系绳拖曳系统最优离轨方法，属于航天器轨道与姿态的动力学与控制领域。本发明将空间碎片绳系拖曳系统中的拖船等效为质点，碎片等效为刚体，连接拖船和碎片的两系绳等效为不可压缩的弹簧阻尼模型，其中两系绳能够连接在碎片任意位置；基于第二类拉格朗日方法建立绳系拖曳系统的二维姿轨耦合动力学精确模型，通过对比可压缩弹簧阻尼系绳模型与不可压缩弹簧阻尼系绳模型拖曳离轨过程中的碎片姿态角变化，分析出碎片失稳是系绳由松弛到张紧的冲击过程造成的，基于此原因，添加使系绳时刻张紧的绳长约束条件，改进最优模型的约束条件，使得绳系拖曳系统在稳定的前提下以尽量小的燃料消耗进行离轨清除任务。
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公开(公告)号：CN112036037A
公开(公告)日：2020-12-04
申请号：CN202010900499.7
申请日：2020-08-31
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F30/20 , G06F119/14
Abstract: 一种倾斜地球同步轨道的长期演化快速分析方法，首先推导各摄动项的一次或二次平均摄动势函数，包括地球非球形摄动带谐项 地球非球形摄动田谐项J22,J31,J32,J33,J41,J42,J43,J44的1:1共振部分、日月引力摄动勒让德展开截取到4阶项、太阳光压摄动；其次，通过拉格朗日型轨道摄动方程，结合平均摄动势函数，建立IGSO轨道的二次平均半解析轨道递推器；对比分析不同摄动源和阶数考虑下的IGSO轨道长期演化情况，简化模型，进一步提高轨道递推效率；最后，借助高效的轨道递推，绘制一系列完整轨道根数以及初始历元时刻组合的动力学网格图，其中可划分的轨道根数为(e,i,Ω,ω)，它们的全部二元组合为e-i,ω-Ω；e-ω,i-Ω；e-Ω,i-ω，有关初始历元时刻InitialEpoch的全部二元组合为InitialEpoch-e,InitialEpoch-i,InitialEpoch-Ω,InitialEpoch-ω，根据动力学网格图完成对IGSO轨道长期演化的快速且全面的分析。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN114384803B
公开(公告)日：2024-08-20
申请号：CN202210029706.5
申请日：2022-01-12
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开的考虑地影约束的小推力最优变轨方法，属于航天器轨道动力学与控制领域。本发明实现方法：建立基于角度差判断的地影约束模型，将对航天器是否位于地影区的判断转化为对角度差符号的判断，不受航天器相对于地球方位限制；将地影约束添加在动力学中，通过最优控制建立考虑地影约束的小推力轨道最优控制模型；设计平滑函数和平滑参数，对不连续点平滑处理并使地影区推力大小随平滑参数的变化而相应变化，使得以平滑参数作为同伦参数的同伦过程顺利进行；结合同伦法和间接法求解考虑地影约束的小推力轨道最优控制问题，获得满足地影约束的小推力轨道最优控制和最优轨迹，实现满足地影约束的小推力最优变轨。
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公开(公告)号：CN117420048A
公开(公告)日：2024-01-19
申请号：CN202311365517.6
申请日：2023-10-20
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开的一种离轨与测量并行的低轨大气密度测量装置及方法，属于低轨航天器测控领域。本发明包括装置外壳、薄膜球、充气系统、贴片式压力传感器、压紧解锁机构和通信模块B。本发明采用球型薄膜装置充气展开增加星座卫星的迎风面积，提高星座卫星离轨效率；同时基于贴片式压力传感器测量离轨‑测量系统受到的合力；结合离轨‑测量系统的轨道数据、外形结构、阻力系数计算实时的低轨大气密度。薄膜球的折叠方法为平面螺旋粘接与z型折叠相结合，通过将薄膜球的多个平面单瓣顺次螺旋粘接后进行z型折叠，折叠成立方体形状，方便进行封装。本发明基于贴片式压力传感器实现星座卫星离轨所经过区域的大气密度测量，具有成本低、实时测量的优点。
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公开(公告)号：CN114384806B
公开(公告)日：2023-05-23
申请号：CN202210036780.X
申请日：2022-01-12
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开的一种多摄动地影约束下电推进航天器多圈变轨的分段优化方法，属于航天器轨道动力学与控制领域。本发明通过建立考虑多摄动和地影约束的小推力轨道最优控制模型，建立考虑J2摄动长期影响的小推力轨道最优控制模型，将电推进推力幅值和J2摄动长期项增大相同的倍数后，对整体变轨过程进行分段，使得整体多圈变轨接近最优，并能够保证多圈变轨整体优化过程的鲁棒性，根据分段结果和所建立的考虑多摄动和地影约束的小推力轨道最优控制模型，依次求解每一段考虑多摄动和地影约束的小推力轨道最优控制问题，实现对多摄动地影约束下电推进航天器多圈变轨的优化。本发明具有优化精确、鲁棒性强、可靠性高、实现简便等优点。
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公开(公告)号：CN109063380B
公开(公告)日：2023-02-17
申请号：CN201811059085.5
申请日：2018-09-12
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F18/2433 , G06F17/11
Abstract: 本发明属于航天器轨道动力学与控制领域。本发明公开的一种静止轨道电推进卫星故障检测方法，实现方法如下，建立静止轨道卫星受环境摄动下的瞬时轨道运动模型；建立平均轨道运动模型；建立受控制力作用下的轨道运动模型；推导受所有力作用下的轨道运动模型；设计故障检测器，并验证所设计故障检测器的收敛性。本发明还公开的一种静止轨道电推进卫星故障模式的位置保持方法，在卫星故障检测方法基础上，计算推力器故障导致的轨道漂移；设计控制律，通过控制律修正推力器故障导致的轨道漂移；离散控制律，获得电推力器的开关序列；通过采用开关序列，实现静止轨道电推进卫星故障模式下的位置保持。本发明普遍适用于高轨及地球静止轨道电推进卫星。
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公开(公告)号：CN112036037B
公开(公告)日：2022-09-02
申请号：CN202010900499.7
申请日：2020-08-31
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F30/20 , G06F119/14
Abstract: 一种倾斜地球同步轨道的长期演化快速分析方法，首先推导各摄动项的一次或二次平均摄动势函数，包括地球非球形摄动带谐项地球非球形摄动田谐项J22,J31,J32,J33,J41,J42,J43,J44的1:1共振部分、日月引力摄动勒让德展开截取到4阶项、太阳光压摄动；其次，通过拉格朗日型轨道摄动方程，结合平均摄动势函数，建立IGSO轨道的二次平均半解析轨道递推器；对比分析不同摄动源和阶数考虑下的IGSO轨道长期演化情况，简化模型，进一步提高轨道递推效率；最后，借助高效的轨道递推，绘制一系列完整轨道根数以及初始历元时刻组合的动力学网格图，其中可划分的轨道根数为(e,i,Ω,ω)，它们的全部二元组合为e‑i,ω‑Ω；e‑ω,i‑Ω；e‑Ω,i‑ω，有关初始历元时刻InitialEpoch的全部二元组合为InitialEpoch‑e,InitialEpoch‑i,InitialEpoch‑Ω,InitialEpoch‑ω，根据动力学网格图完成对IGSO轨道长期演化的快速且全面的分析。
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