电磁编队六自由度最优控制：伪谱法应用

"基于伪谱法电磁编队六自由度最优控制" 本文主要探讨了电磁编队飞行在航空航天领域的应用及其重要性。电磁编队飞行技术可以解决传统推力器编队飞行中出现的推进剂消耗和羽流污染问题，为未来的太空任务提供了新的可能性。在电磁编队飞行中，卫星通过电磁力进行位置和姿态的协同控制，这通常需要在卫星上安装电磁线圈和控制力矩陀螺。 文章指出，以往的研究大多基于简化的三自由度动力学模型，但这种模型无法充分反映电磁力的耦合特性。因此，作者建立了一个更精确的六自由度相对运动模型，该模型考虑了编队飞行中的相对位置和相对姿态控制。这个模型能够更全面地描述电磁编队在空间中的复杂动态行为。 在处理这一复杂问题时，研究人员面临着系统非线性和耦合性的挑战。为了解决轨迹重构的最优控制问题，他们引入了伪谱法。伪谱法是一种将连续时间的最优控制问题转换为离散优化问题的数值方法，通常需要借助商业优化软件，如GHIJ和*I*G等来求解。然而，由于系统特性的复杂性，现有的优化软件可能不足以提供所需的精度。 为了应对这一难题，论文提出了一种改进的数值算法，它能够更高效、更精确地求解这一有约束的非线性规划问题。通过勒让德伪谱法，电磁编队的重构问题被转化成一个可以逐次优化的控制问题。这种方法有助于生成符合实际约束的合理重构轨迹。 在仿真验证阶段，作者展示了所提方法的有效性。通过对比分析和实验结果，证明了六自由度动力学模型结合伪谱法的最优控制策略能够在电磁编队飞行重构过程中实现良好的控制效果和轨迹规划。 这篇论文为电磁编队飞行的轨迹重构提供了一种新颖且实用的解决方案，不仅深化了我们对电磁编队动力学的理解，也为未来太空任务的编队控制策略设计提供了理论基础和技术支持。