中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (3): 77-84.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0037

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GEO卫星基于电推进系统的倾角与偏心率联合控制方法

 李强, 周志成*, 袁俊刚, 王敏   

  1. 中国空间技术研究院通信卫星事业部，北京100094
  • 收稿日期:2015-11-12 修回日期:2015-12-04 出版日期:2016-06-25 发布日期:2016-05-11
  • 作者简介:李强（1990-），男，硕士研究生，liqiang18201@126.com *周志成（1963-），男，研究员，zhouzhicheng@cast.cn，主要研究方向为通信卫星总体设计

InclinationandeccentricitycombinationcontrolmethodusingelectricpropulsionforGEOsatellitestationkeeping

 LI  Qiang, ZHOU  Zhi-Cheng*, YUAN  Jun-Gang, WANG  Min   

  1. InstituteofTelecommunicationSatellite,ChinaAcademyofSpaceTechnology,Beijing100094, China
  • Received:2015-11-12 Revised:2015-12-04 Published:2016-06-25 Online:2016-05-11

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摘要： 针对配置电推力器的GEO卫星位置保持问题，提出一种对倾角与偏心率进行联合控制的方法，建立了求解控制方程的优化模型，并针对优化模型变量多、约束复杂的问题进行降维处理，得到两种简化的求解方法，降低了求解复杂度与计算量，适合星上自主计算。采用联合控制方法，仅靠电推力器就能够同时实现卫星倾角和偏心率的高精度控制，有效降低卫星位置保持总的推进剂消耗。仿真算例表明，与电推力器只控倾角的传统方法相比，在保证偏心率控制精度不变的前提下，采用电推力器倾角与偏心率联合控制方法，15年寿命期内节省推进剂质量39kg。

关键词: GEO卫星, 位置保持, 电推进系统, 倾角控制, 偏心率控制, 联合控制

Abstract: NowadaysmostadvancedGEOsatellitescollocateelectricthrusterswithhighspecificimpulsetoexecutenorth-southstationkeeping,whichcanefficientlydecreasepropellantconsumption.ForGEOsatellites,electricthrustersusuallycontrolsnothingbutinclination,whilebipropellantthrustercontrolseccentricityandmeanlongitude.AimingatthestationkeepingofGEOsatellitewithelectricthruster,asortofcombinationcontrolmethodofinclinationandeccentricityusingelectricthrusterswasproposed.Theoptimizationmodelforsolvingthecontrolequationswasdeveloped.Twokindsofsimplifiedalgorithmwereinducedbyreducingtheoptimizationmodeldimensionality,whichdeeplydecreasethecomputationalcomplexityandwasconvenientforautonomouscomputationofGEOsatellitestationkeeping.Thismethodcanbeusedtosimulatethecombinedinclinationandeccentricitysimultaneouslyandprecisely,whichleadstothereductionofpropellantconsumptionforstationkeeping.Thesimulationresultsindicatethatthecombinationcontrolmethodhastheadvantagesofhighstationkeepingefficiencyandhighcontrolprecision.

Key words: GEOsatellite, stationkeeping, electricpropulsionsystem, inclinationcontrol, eccentricitycontrol, combinationcontrol