题目：协同飞行卫星群近距离机动动力学与控制研究

随着航天技术的发展，航天器的编队飞行越来越受到重视，单一大型卫星的功能能由卫星编队协同实现。协同编队飞行卫星群轨道机动技术使航天器编队技术的应用更加灵活，可为编队飞行、交会对接、在轨服务等相关技术的发展提供服务。本文对协同编队卫星群近距离机动动力学与控制技术进行了研究。针对编队卫星群的特点，考虑摄动影响下，设计了有主星协同编队下的周期多脉冲控制方法，推导了基于视线距离和视线角度测量的无主星协同卫星循环编队队形控制算法。结合连续推力滑模变结构控制方法，分析了有主星协同编队和无主星协同编队近距离机动的特点。论文主要工作内容包括：1 、对航天器相对运动的C-W方程、几何法状态转移矩阵和任意椭圆相对运动方程进行了整理和推导。基于相对运动的C-W方程，对比分析了几何法状态转移矩阵和任意椭圆相对运动方程的适用范围、误差源以及优缺点。应用几何法状态转移矩阵分析了J2摄动对低轨道和同步轨道编队轨道构形的影响。2 、给出了编队初始构形设计的步骤，分析了相对轨道要素法的队形设计方法。仿真了设计轨道根数偏差对编队队形的影响。论文给出具体算例进行求解，分析了离散脉冲控制方法和循环协同控制方法在队形保持上的效果，证明了视线测距和视线测角在编队队形保持上的有效性。3 、对卫星编队的整体转移进行研究。设计了有主星协同和无主星协同的编队机动策略，定义了编队整体机动的优化指标。考虑空间摄动影响和不确定的噪声影响，采用视线测距和视线测角两种队形保持方法，对协同编队近距离机动具体算例进行了仿真，对计算结果进行了对比分析，验证了机动策略的有效性。