电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2025年7月26日
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标题: 地月空间中的周期轨道跟踪:一种有限时域方法
标题: Periodic orbit tracking in cislunar space: A finite-horizon approach
摘要: 本文提出了一种非线性模型预测控制(NMPC)方案,用于在地月空间的拉格朗日点附近保持航天器处于指定的周期轨道族中。 与传统方法跟踪预定义参考轨道不同,所提出的方法设计了一个最优轨迹,无论初始参考如何,都能使航天器保持在轨道族中。 使用限制性三体问题(CR3BP)来模拟系统动力学。 首先,采用伪弧长延续(PAC)方法计算每个轨道族的成员。 然后,通过两个变量对每个成员的状态进行参数化:一个定义轨道,另一个指定其沿轨道的位置。 这些计算出的状态随后被拟合到多元多项式回归(MPR)模型中。 开发了一个NMPC框架,以生成最优参考轨迹并计算用于轨迹跟踪的相应速度脉冲。 控制系统与一个扩展卡尔曼滤波器(EKF)观测器集成,该观测器估计航天器的相对状态。 针对L1和L2附近的李雅普诺夫轨道、晕轮轨道和近直角晕轮轨道进行了数值仿真。 结果表明,与传统跟踪方法相比,燃料消耗显著减少。
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