中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (2): 37-.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0002

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基于SiCMEMS阵列的高精度微纳卫星编队保持

范林东, 杨博, 苗峻, 龙军, 刘旭辉   

  1. 1北京航空航天大学宇航学院，北京100191 2北京控制工程研究所，北京100190
  • 收稿日期:2015-07-02 修回日期:2015-10-16 出版日期:2016-04-25 发布日期:2015-09-28
  • 作者简介:范林东（1988-），男，硕士研究生，fanlindong@buaaeducn,主要研究方向为卫星导航制导与控制

HighprecisionmicronanosatelliteformationkeepingbasedonSiCMEMSmicrothrusterarray

 FAN  Lin-Dong, YANG  Bo, MIAO  Jun, LONG  Jun, LIU  Xu-Hui   

  1. 1SchoolofAstronautics，BeihangUniversity，Beijing100191,China
    2BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing100190,China
  • Received:2015-07-02 Revised:2015-10-16 Published:2016-04-25 Online:2015-09-28

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摘要： 随着微纳卫星的发展，对它的控制保持问题亟需解决。传统的推进技术因推力精细度和推力输出相对粗糙，很难满足高精度的要求，为此，提出了用SiCMEMS微推力器阵列来解决微纳卫星的编队保持问题。由于阵列具有与传统发动机不同的特性，一般的控制算法很难用于该控制任务，文章提出了利用瞬时脉冲控制策略来实现编队保持。仿真结果表明，阵列用于微纳卫星近距离编队保持的位置精度可达3mm，具有很高的应用价值。此外，为节省推力器，分析了单推力器装药量与控制器参数对能耗和精度的影响，结果表明当单推力器元冲量范围为8×10-6~20×10-6N·s〖JP〗时可以得到很好的控制效果，既能满足精度，又可以节约使用推力器。

关键词: 编队保持, 微机电系统, 微推力器阵列, 瞬时脉冲控制, 参数优化, 微纳卫星

Abstract: Withthedevelopmentofthemicro/nanosatellites,theproblemofthestationcontrolneedstobesolved.Thetraditionalpropulsiontechnologycan′tmeettherequirementsofhighprecision.Therefore,theSiCMEMSMicrothrusterarraywasproposedfortheformationkeepingofthemicro/nanosatellites.Consideringthedifferentcharacteristicsofthearrayfromthetraditionalthruster,theinputandoutputmodelwasestablishedandtheinstantaneouspulsecontrolstrategywaspresentedtokeeptheformation.Thesimulationresultsshowthatthearraycanbeappliedtotheneardistanceformationofmicro/nanosatellites,andithasahighpositionaccuracyof3mm.Inaddition,thethrusters′consumptionandcontrolprecisioninfluencedbythesinglethrusterchargeandcontrollerparameterswereanalyzed.Whentheimpulseofthesinglethrusterrangeis8×10-6~20×10-6N·s，itcangetgoodcontrol.

Key words: satelliteformationkeeping, MEMS;microthruster, instantaneouspulsecontrol, parameteroptimization, micronanosatellite