基于模型预测和轨道递推的电推进卫星位置保持和动量轮卸载控制

《基于模型预测和轨道递推的电推进卫星位置保持和动量轮卸载控制》是一篇探讨卫星控制系统设计与优化的学术论文。该论文针对电推进卫星在轨运行过程中面临的定位精度不足以及动量轮饱和问题，提出了一种结合模型预测控制（MPC）和轨道递推算法的综合控制策略。通过这一方法，能够有效提升卫星在复杂轨道环境下的稳定性和可靠性。

论文首先介绍了电推进卫星的基本工作原理及其在轨道维持中的重要性。电推进系统因其高比冲和低燃料消耗，被广泛应用于中高轨道卫星任务中。然而，由于其推力较小，传统的控制方法难以满足对卫星位置和姿态的精确控制需求。因此，如何设计高效的控制策略成为研究的重点。

为了应对上述挑战，论文引入了模型预测控制（MPC）技术。MPC是一种基于动态模型的优化控制方法，能够在每个控制周期内根据当前状态和未来轨迹预测，计算出最优的控制输入。这种方法能够处理多变量、非线性以及约束条件复杂的控制问题，特别适用于卫星这样的复杂系统。

同时，论文还结合了轨道递推算法来提高位置保持的准确性。轨道递推是利用卫星的运动方程和初始条件，逐步计算其未来轨道状态的过程。通过将轨道递推与MPC相结合，可以实现对卫星位置的实时预测和调整，从而提高位置保持的精度。

在动量轮卸载方面，论文提出了一个基于MPC的优化策略。动量轮用于调节卫星的姿态，但在长期运行中容易因角动量积累而达到饱和状态。为此，论文设计了一个卸载控制方案，通过电推进系统的推力调整，实现对动量轮角动量的释放。该方法不仅提高了系统的稳定性，也延长了动量轮的使用寿命。

论文通过仿真验证了所提出方法的有效性。仿真结果表明，基于模型预测和轨道递推的控制策略能够显著提高卫星的位置保持精度，并有效缓解动量轮的饱和问题。此外，该方法在不同轨道条件下均表现出良好的适应性和鲁棒性。

该研究对于提升电推进卫星的自主控制能力具有重要意义。随着空间任务的日益复杂化，卫星需要具备更高的自主性和智能化水平。本文提出的控制策略为未来的深空探测、地球观测等任务提供了理论支持和技术参考。

总之，《基于模型预测和轨道递推的电推进卫星位置保持和动量轮卸载控制》是一篇具有较高学术价值和工程应用前景的研究论文。它不仅为电推进卫星的控制问题提供了新的思路，也为航天器自主控制技术的发展做出了积极贡献。