基于Lawden方程的椭圆轨道卫星编队最优周期控制策略

本文主要探讨了椭圆参考轨道卫星编队保持的最优周期控制方法，由吴志刚和彭海军两位作者提出，他们利用了Lawden方程系数的周期性特性来解决这一问题。Lawden方程是一种描述卫星相对运动的线性时变系统模型，适用于处理一般的椭圆参考轨道情况，而传统的基于Hill方程的设计方法可能不适用。 相比于一般的时变系统最优控制策略，最优周期控制方法具有显著的优势。首先，它在控制系统设计和实现过程中计算量较少，使得控制器设计更为简洁，易于实际应用。其次，虽然理论上周期控制可能看起来简单，但它能够提供与时变最优控制相当的控制效果。作者还提到了一种基于Fourier级数展开的周期系数Riccati微分方程求解方法，这进一步简化了解决过程。 文章的创新之处在于针对Lawden方程的周期性，作者提出了一种针对线性周期系统的队形保持最优控制律，旨在减少控制器的复杂性和实现难度。这种方法尤其适用于需要考虑大气阻力、地球引力场非中心力项（如J2摄动）等复杂干扰的低轨道卫星编队，因为这些因素会导致卫星偏离原设计轨道，影响编队构型。 整个研究过程依赖于作者们自主研发的基于精细积分的控制系统设计工具箱（PIMCSD），该工具被用于系统设计和仿真验证。文章的关键词包括卫星编队飞行、队形保持以及最优周期控制，表明了研究的焦点集中在卫星队形的稳定性和高效控制策略上。 本文的中图分类号为V412.4，表明这是一篇关于航天工程领域内的控制理论和技术研究。通过引入最优周期控制方法，作者们为改善椭圆轨道卫星编队的队形保持性能提供了新的理论支持和实践指导，对于提高卫星编队任务的执行精度和稳定性具有重要意义。