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Indirect Optimization of Underactuated Spacecraft Formation Reconfiguration in Elliptic Orbits

机译：在椭圆轨道中间接优化欠抖的航天器形成重新配置

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摘要

This paper proposes analytical solutions to optimal underactuated spacecraft formation reconfiguration in elliptic orbits, without either the radial or in-track thrust. For either underactuated case, the dynamical model of underactuated formation reconfiguration was developed, based on which the system controllability and reconfiguration feasibility then were analyzed. By using the indirect optimization method, a detailed optimization procedure was designed, and the optimal trajectory of formation reconfiguration was derived analytically for the underactuated cases. A fully actuated optimal reconfiguration scheme was introduced to make comparisons. Numerical simulations indicated that the proposed optimal underactuated reconfiguration schemes can manage formation reconfiguration with a control cost similar to that of the fully actuated scheme, even in the absence of radial or in-track thrust. Numerical comparisons with existing nonoptimal reconfiguration schemes further verified that the proposed optimal schemes can perform underactuated formation reconfiguration in an energy-optimal way.
机译：本文提出了分析解决方案，以在椭圆轨道上最佳的欠扰动空间形成重新配置，无论是径向还是径向推力。对于欠施加的情况，基于其分析了系统可控性和重新配置可行性，开发了欠扰地形重新配置的动态模型。通过使用间接优化方法，设计了详细的优化过程，并且对欠下的情况进行了分析地推导出形成重新配置的最佳轨迹。引入了完全致动的最佳重新配置方案进行比较。数值模拟表明，即使在不存在径向或轨道推力的情况下，所提出的最佳欠扰重新配置方案也可以使用类似于完全致动方案的控制成本来管理地层重新配置。具有现有非优化重新配置方案的数值比较进一步验证了所提出的最佳方案可以以能量最优方式执行欠施加的形成重新配置。

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  • 来源
    《Journal of aerospace engineering》 |2021年第1期|04020086.1-04020086.11|共11页
  • 作者

    Xu Huang; Liangliang Chen;

  • 作者单位

    Dept. of Precision Instrument Tsinghua Univ. Beijing 100084 China;

    Dept. of Information Engineering China Academy of Space Technology Beijing 100094 China;

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