1、 空间飞行器动力学与控制 第六课 _空间飞行器轨道控制一、轨道控制的一般概念二、轨道转移 三、轨道保持第六课 _空间飞行器轨道控制空间飞行器动力学与控制 第六课 _空间飞行器轨道控制人造航天器同自然天体一样，其运动总是遵守力学定律的，但航天器还可通过主动控制改变其运动规律。根据航天器现有位置、速度、飞行的最终目标，利用发动机推力或环境力（如空气动力、太阳光压力）对航天器的质心施以控制力，主动地改变其飞行轨迹称为轨道控制。一、轨道控制的一般概念空间飞行器动力学与控制 第六课 _空间飞行器轨道控制l 控制系统硬件组成航天器控制系统需完成三个最基本的过程：敏感测量、信号处理和执行过程。因此由敏感器、
2、控制器和执行机构三大部分组成。敏感器用以测量某些绝对的或相对的物理量，执行机构起控制作用，驱动动力装置产生控制信号所要求的运动，控制器则担负起信号处理的任务。空间飞行器动力学与控制 第六课 _空间飞行器轨道控制l 轨道控制的实现过程与速度增量计算 卫星从一个轨道转移到另一个轨道，通常是利用假定在瞬时之间作用的速度增量完成的；也就是说，可以用单个或几个推力冲量来调整或改变轨道。空间飞行器动力学与控制 第六课 _空间飞行器轨道控制轨道控制的实现过程如下（ 1）由敏感器测量获得航天器的位置及速度矢量；（ 2）根据飞行目标轨道及速度矢量，设计变轨位置（或时间）和所需要的速度增量；（ 3）计算实现这一速
3、度增量需要的变轨发动机的控制参数；（ 4）在设计的变轨位置，利用执行机构驱动变轨发动机动作，提供设计的速度增量。可见 速度增量计算 是轨道控制设计中的重点。空间飞行器动力学与控制 第六课 _空间飞行器轨道控制（ 1）相交轨道的速度增量 相交轨道的轨道转移如图 6.1所示。 图 6.1 相交轨道的轨道转移空间飞行器动力学与控制 第六课 _空间飞行器轨道控制轨道 与轨道 在同一平面内相交，为了使卫星从 轨道转移到 轨道，需要在两轨道的交点 处加一个速度增量 ，并满足关系式 ，其中 与 分别是轨道 与轨道 在 处所对应的卫星速度。 空间飞行器动力学与控制 第六课 _空间飞行器轨道控制（ 2）不相交轨
4、道的速度增量 要完成两个不相交轨道间的转移，通常需要有两个速度增量；如图 6.2所示，卫星利用速度增量通过中间轨道完成轨道到轨道的转移。和前面一样，速度增量必须具有这样的大小和方向，使得合成的速度矢量对应于新轨道在给定点的应有值。图 6.2 不相交轨道的轨道转移空间飞行器动力学与控制 第六课 _空间飞行器轨道控制和新旧两轨道相切的转移轨道如图 6.3所示，这里所加的速度增量与卫星的速度矢量平行，这种类型的转移往往代表一种燃料消耗量较小的轨道转移。图 6.3 切线转移轨道空间飞行器动力学与控制 第六课 _空间飞行器轨道控制（ 3）非共面相交轨道的速度增量及控制误差计算设控前轨道的两个拱点矢径为 和 ，拟在拱点 处变轨，欲使控后轨道的另一拱点矢径变为 ，且使轨道平面绕拱线转角 ，见图 6.4图 6.4 拱点机动
