气动辅助变轨的轨迹优化和制导律设计

发布时间：2021-03-17 18:42

　　气动辅助变轨飞行器,在进行轨道转移任务的时候,其变轨轨道有部分位于大气层的内部,飞行器能够利用气动力辅助其进行变轨任务。气动辅助变轨飞行器运行的轨道是通过某种算法进行优化得到的,能够使飞行器以更低的能量耗损完成变轨任务。这也使得气动辅助变轨飞行器相比于普通的轨道转移飞行器有着更加强大的机动能力,能更长时间的在轨执行任务,同时拥有更大的有效载荷。本文主要进行了共面和异面两种情况下的轨迹优化以及闭环制导律的设计,同时利用MATLAB进行仿真验证。本文就轨道转移飞行器的轨迹优化问题主要分为两种情况进行考虑,一种是从同一平面的高轨道转移到低轨道的情况,另一种是从不在同一平面内的高轨道转移到低轨道。本文在轨迹优化中,设计了轨迹优化的任务剖面,对于同平面以及异平面的变轨情况分别推导建立了各项所需模型以及约束条件。考虑到轨迹优化问题实际上是一个复杂的非线性最优化问题,本文使用高斯伪谱法进行优化。同时考虑到轨迹优化算法的鲁棒性不强,实际的飞行器模型与设计模型的差异以及实际飞行中大气密度的不确定性,设计了轨道转移飞行器在大气层内飞行的阶段设计闭环制导律。同时考虑到实际飞行器中制导律如何实现的问题。本文主... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

同平面轨道转移任务剖面

在整个大气层内部的飞行过程中迹优化界条件也是共分为三个阶段。首先是离后的低轨道均为圆形轨道。飞行一个和原轨道相切于 D 点的椭圆。飞行器从 D 点到 E 点的这一过器进入气动辅助变轨阶段，直到大气层中飞行的过程中，飞行器角的任务。飞行器从 F 点获得速圆轨道飞行，最后在两轨道相切变轨过程。整个任务剖面图如下

飞行半径随时间的变化情况

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3087539