Оптимальное удержание космического аппарата с двигателями малой тяги на солнечно-синхронной орбите

1 / 16

ДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ
ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
УДК 629.783
ОПТИМАЛЬНОЕ УДЕРЖАНИЕ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
С ДВИГАТЕЛЯМИ МАЛОЙ ТЯГИ НА СОЛНЕЧНО-СИНХРОННОЙ
ОРБИТЕ
Ван Лицзе, Баранов А.А.
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
e-mail: ;
Рассмотрена задача поддержания солнечно-синхронной орбиты с помощью
двигателей малой тяги. Проанализированы требуемые характеристики ор-
биты и эволюция ее параметров, связанная с атмосферным сопротивлени-
ем и притяжением Солнца. В основу решения задачи положена дискретная
математическая модель движения космического аппарата при воздействии
ограниченного управления. Для решения задачи использован метод линейного
программирования с учетом ограничения на тягу двигателя, основанный на
применении алгоритма внутренних точек. В целях обеспечения максимально
возможного времени свободного полета со значениями параметров орбиты в
допустимом диапазоне применена комбинированная стратегия поддержания,
включающая в себя стратегию ожидания при удержании космического аппа-
рата по долготе и стратегию предосторожности для коррекции наклонения
орбиты. Эффективность предложенного метода поддержания параметров
солнечно-синхронной орбиты показана на примерах. Проанализированы рас-
пределение управляющих импульсов на каждом витке коррекции и зависимость
годового суммарного импульса скорости от солнечной активности.
Ключевые слова: солнечно-синхронная орбита, двигатель малой тяги, метод
линейного программирования, оптимальное удержание, алгоритм внутренних
точек.
OPTIMAL MAINTENANCE OF SPACECRAFT
WITH LOW-THRUST ENGINES ON SUN-SYNCHRONOUS ORBIT
Wang Lijie, Baranov A.A.
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia Federation
e-mail: ;
The problem of sun-synchronous orbit maintenance for the spacecrafts using low-
thrust engines is investigated. The required orbital characteristics and evolutions
of the orbital parameters associated with drag and solar attraction are analyzed.
Discrete mathematical model of the spacecraft motion is developed taking into
account the action of limited control. A linear programming method with restriction of
thrust based on the application of the interior-point algorithm is used. The combined
maintenance strategy is proposed in order to obtain maximum free flight time for
spacecraft. This strategy consists of the expectation strategy for longitude control,
as well as precautionary strategy for the inclination correction. Effectiveness of
the proposed algorithm is proved by numerical simulations. Distribution of control
impulses over each correction circuit is analyzed, the annual summary characteristic
velocity value with respect to solar activity is also estimated.
68 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 2