论文摘要：连续小推力作用下航天器轨道转移动力学分析与控制

轨道转移是航天任务中的重要环节，对于航天器轨道转移的研究一直是航天任务设计的重要内容。目前的飞行器轨道转移技术主要依赖于推进系统。在近几十年来，以电推进为代表的持续推力推进，逐渐发展成为又一可供选择的推进技术。其特点为：推力水平低、工作寿命长、可实现多次机动和连续机动、引起的振动小、比冲高。本文主要研究了基于Lyapunov函数反馈控制方法的连续小推力作用下轨道转移问题，应用于单颗航天器与多颗航天器组成编队的两种情况。 首先针对环绕单星体的连续推力作用轨道转移问题，采用了适当的Lyapunov函数作为判定条件，根据Lyapunov函数的特性，利用求解极值的必要条件，推导出了发动机的最优推力方向角作为轨道转移的转移控制律。同时，将轨道转移过程中航天器剩余燃料最大为优化性能指标，采用遗传算法对所选取的Lyapunov函数中的权重系数进行优化，并将优化得到的Lyapunov函数应用于轨道转移算例中，对比研究优化前后两次的轨道转移结果，从而分析Lyapunov函数的选取对轨道转移结果的影响。 其次，在研究了基于Lyapunov函数反馈控制的连续推力轨道转移问题的基础上，将航天器编队技术与基于Lyapunov函数反馈控制的轨道转移技术相结合，研究了航天器编队的连续小推力作用轨道转移的可行性。采用几何方法推导出了包含连续推力控制项的相对轨道要素差的状态转移矩阵以及相对运动状态与相对轨道要素差之间的几何转换矩阵，建立了基于Lyapunov函数反馈控制的航天器编队连续小推力轨道转移问题的动力学模型。 最后，利用STK软件强大的航天任务仿真能力，将STK的二、三维动画显示功能与MATLAB的数值计算、数学仿真能力结合起来，对航天器的轨道转移任务进行了动画仿真显示。并利用STK中的STK/X模块与Matlab中GUI设计结合，编写了航天器轨道转移的分析软件。

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