特定推力方向下的航天器远程交会轨道优化与设计

发布时间：2024-03-13 04:40

　　航天器轨道优化与设计是优化理论在航空航天领域中的一个最早应用,航天器轨道优化与设计问题属于最优控制问题。庞特里亚金的极小值原理和动态规划法的提出为最优控制问题的解决带来希望。在此之后,各国学者以此为基础对航天器轨道优化问题进行了更深入的研究。在这些研究中,多数以脉冲推力为主。近年来,许多学者越来越关注连续推力形式的轨道优化问题。传统的连续推力方式中推力的方向不受约束,被认为是自由可变的,而这在实际太空领域是难以实现的。考虑到推力方式易于在空间领域实施的因素,本文对特定推力方向下的航天器远程交会问题进行了研究。首先,根据不同的坐标系,选择不同的方式来描述航天器的运动状态,推导出各种描述方式之间的相互转换关系并确定各种描述方式的动力学方程。建立航天器所受推力的力学模型,并将特定推力方向的力学模型与连续推力模型进行比较分析。对相关参数变量进行无量纲处理,以得到更高的计算精度及更稳定的结果。其次,针对不同的动力学模型和推力模型,分别利用庞特里亚金的极小值原理确定各自的最优控制。对于特定推力方向的力学模型,对仅存在单方向推力以及存在多方向推力的情况分别进行了分析与研究,得出各自的最优控制方程,并...

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图５．丨航天器交会轨迹图??

最终轨道参数和质量如表５－２所示，交会轨迹图、六个根时间??历程图、推力时间历程图和各方向（径向、周向和法向）推力分量时间历程图??分别如图５．１、５．?２、５．?３和５．４所示??表５－２可变方向推力模型最终轨道参数与质量??参数?航天器１?航天器２??半长轴?ｏ／ｋｍ?１１９....

图５．２航天器六个根时间历程图??６０?■???????ｊ???

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时陳１！??图５．４航天器各方向推力分量时间历程图??由图５．１和表５－２可知，两个航天器实现了交会，且最终燃料消耗为??１２９．３３ｋｇ；由图５．２可知终端时刻两航天器的六个根均满足了交会精度的要??求，进一步计算可得两航天器最终间距为６．９９ｋｍ，整个机动过程历时１８．１８Ｔ....

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本文编号：3927205