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.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

基于SiC MEMS阵列的高精度微纳卫星编队保持

范林东1,*,杨博1,苗峻1,龙军2,刘旭辉2

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

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8×10-6～20×10-6N·s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。

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

对于微纳卫星的编队保持技术,由于受整星功耗、质量、体积等约束,国外只有少数卫星装备了冷气推进。冷气推进系统简单,已经通过飞行验证,但其可靠性易受电磁阀开关次数的影响,推力不可调[1-2],控制精度也不高,如加拿大CANX项目纳卫星的编队距离为50 m,其相对控制精度为1 m[3]。国内现有推进技术不能满足系统需求,已发射的微纳卫星均不具备推进系统[4]。……