劉新建，鄭杰勻

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院，長沙 410073)

繩系拖曳離軌模型及脈沖噴氣控制策略的可行性

劉新建，鄭杰勻

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院，長沙 410073)

在空間繩網(wǎng)的繩系組合體拖曳變軌運動控制中，系繩張力控制策略需要有一套卷揚機構(gòu)及張力檢測控制裝置，將增加機構(gòu)的質(zhì)量、復(fù)雜度和成本，并降低操作可靠性。提出僅利用拖船飛行器上的三軸正交噴嘴控制策略，可同時實現(xiàn)拖曳離軌中的相對運動控制和系統(tǒng)質(zhì)心的軌道控制，而系繩張力只作為約束，推導(dǎo)了組合體拖曳離軌的三維空間運動動力學(xué)模型，給出了一種準霍曼拖曳離軌控制方法，完成了同步軌道廢棄目標拖曳離軌方案的初步可行性仿真驗證，并給出了拖曳過程的噴氣力、燃料消耗量指標，可供空間繩網(wǎng)研究參考。

空間繩網(wǎng)；繩系組合體；拖曳離軌動力學(xué)；脈沖噴氣控制

0 引言

過去，國內(nèi)外對繩系衛(wèi)星的動力學(xué)與控制研究較多[1-12], 但近年來，空間繩網(wǎng)成為空間碎片清理領(lǐng)域的一個熱門研究方向，如歐空局的Roger項目[14]。繩網(wǎng)展開捕獲鎖緊目標后，任務(wù)星(拖船)、目標與系繩成為了組合體。繩系組合體與繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的不同之處在于：1)繩系組合體的目標通常是大型空間碎片或者廢棄失效衛(wèi)星，而繩系衛(wèi)星為合作目標；2)繩系組合體的系繩長度較短，為幾十米至上百米，而繩系衛(wèi)星的系繩長達幾十千米；3)繩網(wǎng)碰撞收口空間目標之后，初始狀態(tài)發(fā)生瞬間變化，尤其是繩網(wǎng)鎖緊目標連成一體后對任務(wù)星的相對角速度是任務(wù)星拖曳變軌任務(wù)主要的初始干擾源，繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的任務(wù)主要是釋放和回收衛(wèi)星；4)繩系組合體要求有主動變軌，控制至給定的軌道高度離軌，而變軌力嚴重影響組合體之間的相對運動，可能導(dǎo)致不允許的碰撞和纏繞現(xiàn)象發(fā)生，所以繩系組合體拖曳變軌問題是繩網(wǎng)應(yīng)用的另一重要研究方向。

繩系組合體的動力學(xué)研究主要考慮2維軌道面內(nèi)的運動，如Liu等[14]建立了繩系組合體軌道面內(nèi)運動的2維動力學(xué)模型，但3維空間運動動力學(xué)模型的研究不足；繩系組合體的控制研究也借鑒繩系衛(wèi)星，主要開展了軌道面內(nèi)系繩張力的穩(wěn)定控制問題，但系繩張力控制策略需要有一套卷揚機構(gòu)及張力檢測控制裝置，增加了空間繩網(wǎng)機構(gòu)的質(zhì)量、復(fù)雜度和成本，并降低了操作可靠性。國內(nèi)外對繩網(wǎng)組合體拖曳離軌控制的其他研究文獻不多,而且對拖曳離軌的能量需求沒有給出具體的參考結(jié)果。

如果單純利用拖船飛行器上的三軸正交噴嘴同時實現(xiàn)拖曳離軌中的相對運動控制和系統(tǒng)質(zhì)心的軌道控制，則非常有意義。本文先建立繩系組合體拖曳離軌運動的空間運動動力學(xué)模型，然后給出一種脈沖控制策略及方法，最后以同步軌道碎片清理的拖曳離軌為背景完成仿真算例，探討能量需求和可行性。

1 繩系組合體拖曳離軌運動的空間運動動力學(xué)模型

1.1 系統(tǒng)描述

為研究控制策略，首先需要研究組合體軌道運動與相對質(zhì)心轉(zhuǎn)動的系統(tǒng)動力學(xué)?？紤]由目標S1、拖船S2及連接兩者的系繩組成的空間繩系離軌系統(tǒng)，如圖1所示。作如下基本假設(shè)：地球視為均質(zhì)球體，完全中心引力場；目標和拖船視為集中質(zhì)點，忽略系繩的質(zhì)量；系繩不能抗壓也不能抗彎，系繩有縱向的彈性和阻尼；只考慮系統(tǒng)面內(nèi)的軌道轉(zhuǎn)移，由安裝在拖船上的推力器實現(xiàn)。

假設(shè)系統(tǒng)質(zhì)心運動的升交點赤經(jīng)Ω、軌道傾角i變化忽略不計，沿體坐標系x1軸的推力大小為F，相對軌道坐標系的姿態(tài)角3-2-1 Euler角俯仰、偏航和滾動角α、β、γ表示。系統(tǒng)的軌道運動用地心距r、極角u和垂直軌道面的橫向位移z來描述；描述系統(tǒng)相對運動的參數(shù)有：目標和拖船的距離d、系繩的面內(nèi)擺角θ、面外擺角φ。

引入以下3個坐標系：

1)地心慣性系O-XYZ，原點為地心O，三軸方向上的單位矢量分別為I、J、K，其中X軸指向春分點r，Z軸垂直于赤道面指向北極，Y軸由右手法則確定。

2)軌道坐標系S0-xyz，原點為系統(tǒng)質(zhì)心S0，三軸方向上的單位矢量分別為i、j、k，其中x軸由O指向S0，y軸在軌道面內(nèi)垂直于x軸并指向運動方向，z軸由右手法則確定。

目前工傷保險醫(yī)療費是鑒定后單位提供病歷發(fā)票，社保機構(gòu)手工錄入人工審核后發(fā)放。發(fā)生工傷就近(非定點)治療、傷情需市外轉(zhuǎn)診、工傷職工異地居住需要就醫(yī)、舊傷復(fù)發(fā)治療等情況還需單位填表申請，審核后才可以就醫(yī)。現(xiàn)行的醫(yī)療費審核和結(jié)算方式周期長，延誤了就醫(yī)時間，增加了單位和個人墊付費用的負擔(dān)，審核落后與先進的醫(yī)療水平脫軌，不利于醫(yī)生救治。部分老工傷人員長期以傷養(yǎng)病，造成醫(yī)療資源浪費工傷基金流失。

1.2 動力學(xué)方程組

設(shè)S1、S2的質(zhì)量分別為m1、m2，則系統(tǒng)總質(zhì)量為m=m1+m2。設(shè)S1、S2到S0的距離分別為d1、d2，則

(1)

由表6可知：應(yīng)用聚丙烯纖維微表處養(yǎng)護維修技術(shù)，相比于普通纖維微表處多了1.1元/m2的原料成本，普通微表處技術(shù)每平方成本約為15元/m2，聚酯纖維微表處相比于普通微表處增加成本7%，但極大地提高了路面的使用壽命，具有較高的經(jīng)濟效益。

(2)

通過開展教育培訓(xùn)、文化下鄉(xiāng)等實踐活動，構(gòu)建終身教育體系，地方高校可以通過農(nóng)村基礎(chǔ)教育、多種形式的教育培訓(xùn)、文化下鄉(xiāng)等實踐活動來幫助農(nóng)民擴展知識，開闊視野，提高文化生活質(zhì)量，進而更新農(nóng)民觀念，促進傳統(tǒng)農(nóng)民向新型農(nóng)民的轉(zhuǎn)變，改進村風(fēng)村貌，促進農(nóng)村民主化發(fā)展，弘揚當(dāng)?shù)叵冗M文化，加強精神文明建設(shè)，最終全面提升農(nóng)村文化建設(shè)水平。

(3)

對于平面內(nèi)的軌道運動，有

(4)

由剛體動力學(xué)知，體軸系的旋轉(zhuǎn)角速度為

(5)

(6)

綜上可得動能表達式為

(7)

(8)

以同步軌道空間碎片清理為例，研究將其包裹收口后拖曳到高于同步軌道300km高度的墳?zāi)管壍溃缓笄袛嘞盗衾K離軌的準霍曼變軌控制策略。

(9)

1)防碰撞：整個離軌過程目標和拖船不得小于某個安全距離限，如圖2中的L0。

應(yīng)當(dāng)注意此為理想情況，實際上由于飛行器處于一個未知的開放環(huán)境當(dāng)中，往往會存在某方向的自然風(fēng)，在這個自然風(fēng)的影響下，飛行器會處于一個不平衡狀態(tài)，可能會引起定向漂移或者失控，因此需要通過改變相應(yīng)電機轉(zhuǎn)速來引入一個反向分量去平衡這個自然風(fēng)所引起的偏移量[18]。

(10)

定義廣義坐標為q=(r,u,z,d,θ,φ)T，設(shè)Qr、Qu、Qz，Qd、Qθ、Qφ分別是與坐標r、u、z、d、θ和φ相對應(yīng)的廣義力，由虛功法計算廣義力，推導(dǎo)過程詳見參考文獻[18]，得

(11)

如果用體軸上的三軸噴嘴脈沖開關(guān)力來實現(xiàn)組合體的拖曳離軌控制，則對應(yīng)軌道坐標系中的軌控開關(guān)力分量為Fx、Fy、Fz，上述方程中廣義力的相關(guān)項只需用

Fcosαcosβ=Fx

Fsinαcosβ=Fy

-Fsinβ=Fz

替換即可，顯然開關(guān)力有正、負、零3檔。

綜上所述，對于人格障礙患者而言，綜合性護理干預(yù)具有有效性，可改善患者臨床癥狀，糾正其不良行為，促使其早日融入社會。

取Lagrange函數(shù)為L=K-Ug，應(yīng)用第2類Lagrange方程，然后舍去d/r2階以上小量項，整理得到繩系組合體系統(tǒng)的空間運動方程組

(12)

式中，前3個方程描述的是系統(tǒng)質(zhì)心的軌道運動，后3個方程描述的是系統(tǒng)相對運動，顯然為非線性方程組。

2 繩系拖曳離軌的控制策略

2.1 拖曳變軌的安全約束

2.觀察組和對照組患者手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生情況比較：觀察組CP患者術(shù)后感染2例，無腸脹氣、疼痛、出血及穿孔等并發(fā)癥發(fā)生，其手術(shù)并發(fā)癥發(fā)生率為1.4%；對照組CP患者術(shù)后出現(xiàn)并發(fā)癥16例，其中腸脹氣3例、疼痛5例、出血3例、穿孔2例、感染3例，并發(fā)癥發(fā)生率11.6%。觀察組CP患者手術(shù)并發(fā)癥明顯低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

針對拖曳離軌過程防碰撞、防斷裂、防纏繞要求，需要設(shè)定基本的安全約束。

評選全國食藥監(jiān)管系統(tǒng)先進集體和先進工作者，是一件盛事，經(jīng)過嚴格的推薦單位自審、省級初審、全國復(fù)審，經(jīng)本單位、省級范圍公示，候選名單“匯總速遞”到北京。2016年12月21日～27日經(jīng)國家總局網(wǎng)站在全國范圍內(nèi)公示，最終評出了45個全國食品藥品監(jiān)督管理系統(tǒng)先進集體、23個先進工作者。本刊在新年伊始，向廣大讀者隆重推出！榜樣的力量是無窮的。先進集體和先進個人的閃亮登場，將成為新時代食藥監(jiān)人的楷模、全系統(tǒng)的標桿，也成為激勵我們砥礪前行的動力。為了人民群眾的食藥安全，讓我們向“雙先”看齊，在新的一年努力工作，奮力疾奔。

組合體拖曳變軌過程中，通過安裝在拖船飛行器上的相對測量設(shè)備(如雷達)保持對目標的連續(xù)跟蹤觀測，以獲取目標的相對飛行狀態(tài)。

總而言之，農(nóng)村擁有廣闊的天地，擁有豐富的教育資源。在農(nóng)村幼兒園教育教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)充分利用大自然中的各種資源，充分利用農(nóng)村豐富的鄉(xiāng)土資源，為幼兒營造一個良好的區(qū)域活動開展環(huán)境，保證幼兒的個性發(fā)展，促進農(nóng)村幼教事業(yè)的不斷進步。

2)防繃斷：要求系繩張力不超過可承受的最大拉力。

3)防纏繞：當(dāng)系繩處于松弛狀態(tài)時，由于目標自身無動力，不能進行軌道控制，可能出現(xiàn)系繩與目標發(fā)生纏繞的現(xiàn)象，為此拖船要根據(jù)目標的相對飛行狀態(tài)，進行相對轉(zhuǎn)動控制，防系繩纏繞。

2.2 拖曳變軌策略及方法

雖然類似的看法并沒有從這位牧馬人車主的言談舉止中流露出來，但我也能體會到他從一開始接觸到這輛全新梅賽德斯-AMG G 63 先型特別版時的些許抵觸已經(jīng)逐漸被主駕駛席上舒適、柔軟且?guī)в胸S富按摩功能的designo Nappa真皮材質(zhì)座椅所征服。如此說來，牧馬人和G級越野車之間雖然擁有不少相似的進化歷程，但至少在乘坐舒適性方面，全新G級越野車座椅的文明程度明顯更高，當(dāng)然選購的代價也更大。

變軌過程如圖3所示：繩系組合體在地球靜止軌道C1的A點產(chǎn)生速度沖量Δv1，轉(zhuǎn)移到橢圓軌道E，它的近地點是A點，經(jīng)過半個橢圓軌道周期，在橢圓的遠地點B點產(chǎn)生速度沖量Δv2，使組合體滿足進入墳?zāi)管壍繡2的狀態(tài)要求。

根據(jù)軌道動力學(xué)理論得到總的所需特征速度增量為

(13)

其中，μ為地球引力常數(shù)，r1、r2分別為靜止軌道C1、墳?zāi)管壍繡2的半徑。

假設(shè)r1=42164km，r2=(42164+300)km，計算得所需霍曼脈沖變軌的特征速度增量僅為ΔvΣ=10.9m/s，但繩系組合體同步軌道準霍曼拖曳至300km墳?zāi)管壍肋h沒有霍曼變軌雙脈沖簡單，因為拖曳防碰撞和防纏繞產(chǎn)生的噴氣力會使最終的軌道為小偏心率橢圓軌道，大致過程如下：

然而，大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)，異步電動機負荷其實對10 kV配電網(wǎng)線路重合閘成功率影響不大。主要原因為目前工業(yè)電動機大多采用接觸器進行投切，對于常見型號的接觸器來說，當(dāng)其電壓跌落至45%～55%UN時，接觸器將出現(xiàn)低壓脫扣釋放，延長釋放時間為15～40 ms。由此可見，當(dāng)重合閘時間整定在秒級時，負荷電動機早已經(jīng)脫扣，無法提供短路電流和沖擊電流，不會影響重合閘成功率。

第Ⅰ階段：前期加速段，當(dāng)繩網(wǎng)抓捕處于同步軌道的廢棄目標后(假設(shè)處于近地點)，拖船需要運動至同步軌道的V-bar方向，即將面內(nèi)擺角控制在與地心矢徑垂直的90°附近。如圖3所示，面外擺角在0附近，然后對初始面內(nèi)擺動角速度進行限制，期間噴氣力也需控制相對運動，防碰撞、防纏繞，穩(wěn)定后再施加切向脈沖推力，以提升組合體質(zhì)心軌道的遠地點高度，滿足要求后停止加速。

第Ⅱ階段：準霍曼自由轉(zhuǎn)移階段，完成約12小時軌道轉(zhuǎn)移，期間噴氣力只進行相對運動控制，避免碰撞和纏繞。

第Ⅲ階段：離軌階段，拖船運動至遠地點，再次施加切向力，提升近地點高度，當(dāng)滿足要求后關(guān)閉噴嘴，并切斷系繩使廢棄目標進入墳?zāi)管壍?，完成離軌。期間除進行軌道控制之外，也需要進行相對運動的防碰撞、防纏繞控制。第Ⅲ階段與第Ⅰ階段的控制過程是相似的。

南北朝時期王微所著《敘畫》、梁元帝所著《山水松石格》對“遠”也有著各自的描繪。“遠”在《敘畫》中被描述成了“目有所極，故所見不周。于是乎以一管之筆，擬太虛之體……”[11]294?！渡剿墒瘛酚涊d：“造化為靈。設(shè)奇巧之體勢，寫山水之縱橫?！盵12]261到唐代王維提出“遠人無目，遠樹無枝，遠山無石”[13]32的“遠人”、“遠樹”、“遠山”的“三遠”說；到五代荊浩又擴充到六“遠”，“遠山無皴，遠水無痕，遠林無葉，遠樹無枝，遠人無目，遠閣無基”[13]53。

2.2.1 變結(jié)構(gòu)解耦控制律

d1=η2d，d2=η1d

現(xiàn)代化灌區(qū)作為一項重要的惠民工程，對工程總承包單位的綜合實力具有一定的要求。通過投標等形式，篩選綜合能力比較強的工程總承包單位完成灌區(qū)的建設(shè)，對保障工程建設(shè)質(zhì)量是至關(guān)重要的。

(14)

則含非線性解耦的相對運動變結(jié)構(gòu)控制律為

(15)

其中，ε、λ、k均為3×3正定對角陣，A1、A2是與相對運動方程中對應(yīng)的非線性補償解耦項。

患者均展開腹彩超多普勒超聲的檢查，同時進行診斷結(jié)果、手術(shù)病理證實的比較，選擇GE型LOGIQP5與多普勒超聲診斷儀進行，對探頭頻率進行選擇時，需要按照2～9MHz標準進行[2]?；颊咭云脚P位、側(cè)臥位狀態(tài)，保證膀胱充盈。選擇彩色多普勒超聲探頭置于患者腹壁，在對患者胎兒和羊水進行了解后，對胎盤邊緣、子宮頸間關(guān)系進行了解。在對探頭方向進行相應(yīng)調(diào)整后，引導(dǎo)患者正確進行體位變化，仔細觀察胎盤邊緣和子宮頸內(nèi)關(guān)系，以便于進行有效診斷與分類。最后進行胎盤間隙與胎盤實質(zhì)、周邊血流的觀察，同時掌握胎盤植入情況[3]。

為節(jié)省燃料，假設(shè)開關(guān)極限環(huán)閾值參數(shù)設(shè)置稍大點，為δd=5，δθ=2°，δφ=2°

2.2.2 增設(shè)緩沖環(huán)節(jié)

仿真發(fā)現(xiàn)，由于凱芙拉系繩雖然只有很小的直徑(如2mm),但材料的彈性模量為120Gpa，為增強拖曳開關(guān)控制穩(wěn)定性，需要在拖船任務(wù)星與系留繩的連接處串接一緩沖軟彈簧，以降低系繩張緊的連接剛度，即拖船脈沖噴氣力由緩沖彈簧再傳遞到系繩拉動目標。

3 數(shù)值仿真驗證與分析

具體控制流程：繩網(wǎng)收口后100s內(nèi)抑制初始干擾引起的相對運動，即相對接近速度為0，相對距離為30m；面內(nèi)角度為90°，相對角速度為0。100s～190s，沿切向加速，完成系統(tǒng)霍曼轉(zhuǎn)移的第一個速度增量，以提升遠地點高度大于300km。190s～400s，為變結(jié)構(gòu)開關(guān)控制，再次抑制切向加速對相對運動的干擾，之后進入準霍曼橢圓自由轉(zhuǎn)移階段，12h之后的某個時刻進行切向加速，提升近地點高度，當(dāng)距離同步軌道300km后，切斷系繩。仿真結(jié)果如下。

第Ⅰ階段如圖5所示，圖6和圖7中的各小圖給出了全程3階段約12h仿真結(jié)果。

圖6中表明，實現(xiàn)了近地點離同步軌道300km，遠地點離同步軌道419km的拖曳離軌控制，總的燃料只要22kg左右，面內(nèi)擺角、面外擺角、相對距離均在期望值附近來回穩(wěn)定小幅振蕩，系繩張力小于150N。圖7為三軸噴氣力和燃料消耗曲線。

總的燃料消耗為22kg,具體組成為：第Ⅰ階段消除初始相對狀態(tài)誤差的軸向防碰撞燃料為7.5kg，防纏繞面內(nèi)擺角控制燃料為1.2kg，面外擺角控制燃料為1.2kg，將近10kg，占全過程的一半，所以初始狀態(tài)誤差的影響較大；第Ⅱ階段，主要為拖曳控制，防碰撞燃料為4kg，面內(nèi)防纏繞控制為3.0kg，面外擺角控制為0.6kg；第Ⅲ階段，防碰撞燃料為4.5kg，面內(nèi)防纏繞為0.05kg，面外擺角控制為0.01kg。

由仿真算例可以看出，準霍曼拖曳離軌過程是穩(wěn)定可控的，50%的燃料消耗量約11kg用于拖曳過程的防碰撞、防纏繞控制。但如果噴氣力較小，只有50N，數(shù)值仿真是不穩(wěn)定，所以脈沖噴氣拖曳控制穩(wěn)定的必要條件是噴氣力不能過小，具體與繩系組合體的質(zhì)量、初始擾動有關(guān)，可經(jīng)數(shù)值仿真確定。

4 總結(jié)

推導(dǎo)了空間繩網(wǎng)應(yīng)用中繩系組合體的拖曳離軌空間運動動力學(xué)模型，提出了準霍曼拖曳離軌的脈沖控制策略和方法，給出了拖曳非線性系統(tǒng)系統(tǒng)穩(wěn)定控制的措施(增設(shè)緩沖彈簧及保證足夠的噴氣力)和同步軌道拖曳離軌的燃料消耗量，各控制參數(shù)由數(shù)值仿真決定。

[1] Cartmell M D, McKenzie D J. A review of space tether research[J]. Progress in Astronautical Sciences, 2008, 44(1):1-21.

[2] Heinen G, Smith F, Santangelo A, et al. An orbit transfer vehicle utilizing an electrodynamic tether[J]. Astronautical Sciences Meeting & Exhibit, 2000, 6(64):75-77.

[3] Kmnar K, Pradeep S. Strategies for three dimensional deployment of tethered satellites[J].Mechanics Research Communications, 1998, 25(5):543-550.

[4] Steindl A, Troger H. Optimal Control of Deployment of a Tethered Subsatellite[J]. Nonlinear Dynamics, 2003, 31(3):257-274.

[5] 王維. 繩系衛(wèi)星的動力學(xué)與控制[D]. 北京：清華大學(xué)，2009.

[6] 文浩. 繩系衛(wèi)星釋放和回收的動力學(xué)控制[D].南京：南京航空航天大學(xué), 2008.

[7] 朱仁璋. 速率控制下的空間系繩的伸展[J].中國空間科學(xué)技術(shù)，1991, 11(4):50-55.

[8] 黃奕勇,楊樂平. 改進的繩系衛(wèi)星系統(tǒng)距離速率控制律[J].上海航天，2007, 24(3):30-33.

[9] 顧曉勤. 圓及橢圓軌道釋放繩系子星的方法研究[J].空間科學(xué)學(xué)報，2002, 22(3):282-288.

[10] 顧曉勤. 繩系衛(wèi)星釋放及工作態(tài)動力學(xué)分析[J].空間科學(xué)學(xué)報，2002,22(2):154-162.

[11] 崔乃剛,劉墩. 基于橢圓軌道的繩系衛(wèi)星伸展及釋放過程仿真研究[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，1996, 28(4):117-122.

[12] 于紹華. 空間系留衛(wèi)星系統(tǒng)動力學(xué)與控制[J].宇航學(xué)報，1992, 13(2):87-94.

[13] ROGER-Team. RObotic GEostationary Orbit Restorer ROGER Phase A Executive Summary. 2003,10.

[14] Liu H T, Yang L P. An investigation on tether-tugging de-orbit of geostationary satellites[J]. Science China Technology,2012,55(7):2019-2027.

[15] 王道吉. 繩網(wǎng)展開動力學(xué)與拖曳變軌研究[D]. 長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2012.

[16] 劉新建，劉海濤，王道吉. 繩網(wǎng)展開動力學(xué)研究報告[D]. 長沙:國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2012.

[17] 劉新建，鄭杰勻. 繩網(wǎng)組合體拖曳變軌動力學(xué)與控制研究報告[D].長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2014.

Modeling of Tug Deorbit and Feasibility of Pulse Jet ControlStrategy for Tether-Combined System

LIU Xin-Jian Zheng Jie-Yun

(College of Astronautical Science and Engineering, National University of Defense Tech., Changsha 410073, China)

For the motion control of tug deorbit of a tether combined system of rope net in space, tether tension control needs a set of windlass, tension force measurement and control, which will increase the weight, complexity and cost, and decrease operation reliability. It has been put forward that the 3-axis orthogonal nozzles fixed in tug vehicle can be used to simultaneously realize relative motion control between tug boat and target, and centre-of-mass control of system orbital motion, but tether tension is only restricted, the three dimensional space motion dynamic model of combined system has been deduced, a quasi-Hohmann tug deorbit method has been given and verified to be feasible by numerical simulation with an example of geostationary tug deorbit, and jet force and fuel consumption has been given, which may be referential for the research of space net.

Space net; Tether combined system; Tug deorbit dynamics; Pulse jet control

2017-03-18；

2017-04-21

劉新建(1966-)，男，博士，主要從事飛行器設(shè)計與控制研究。E-mail:lxjxyy@126.com

V433

A

2096-4080(2017)01-0013-08