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基于伪光谱方法的有限推力轨道转移优化设计 被引量：12
1
作者 涂良辉 袁建平 罗建军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1189-1193,共5页
研究了伪光谱方法在空间飞行器有限推力轨道转移最优化问题中的应用。首先给出了空间飞行器轨道转移最优化控制问题模型,其中运动方程为三自由度模型,性能指标选为轨道转移过程中燃料消耗最小,控制变量为推力攻角。终端状态受到航迹角... 研究了伪光谱方法在空间飞行器有限推力轨道转移最优化问题中的应用。首先给出了空间飞行器轨道转移最优化控制问题模型,其中运动方程为三自由度模型,性能指标选为轨道转移过程中燃料消耗最小,控制变量为推力攻角。终端状态受到航迹角、高度和速度的约束。然后,应用伪光谱方法将最优控制问题离散化为非线性规划问题,即将动态优化问题转化为静态参数最优化问题。选取各配点上的状态量和控制量作为优化参数。最后应用基于Matlab语言的SNOPT软件包对参数最优化问题进行求解,该软件包对于求解大型非线性规划问题具有很好的收敛性。仿真结果表明伪光谱方法对于空间飞行器转移轨道初始参数取值不敏感,具有一定的鲁棒性,生成的轨道能够较好地满足各种约束条件。因此,伪光谱方法对于空间飞行器有限推力轨道转移问题的求解是可行的。 展开更多
关键词 伪光谱方法 非线性规划 有限推力 最优轨道转移
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摄动情况下有限推力轨道转移与交会联合优化 被引量：6
2
作者 韩威华 甘庆波 +1 位作者 王晓光 杨新 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期1486-1491,共6页
远程轨道转移与近程交会是空间交会任务的2个重要阶段,前后衔接,但研究模型不同,任务约束要求差异很大,经常只能分别优化设计。研究摄动情况下的有限推力轨道转移与交会联合优化设计问题,建立了精确的有限推力轨道转移和空间交会模型,... 远程轨道转移与近程交会是空间交会任务的2个重要阶段,前后衔接,但研究模型不同,任务约束要求差异很大,经常只能分别优化设计。研究摄动情况下的有限推力轨道转移与交会联合优化设计问题,建立了精确的有限推力轨道转移和空间交会模型,推力幅值恒定,优化性能指标均为时间最短。采用Gauss伪谱法将2个最优控制问题分别转化为非线性规划(nonlinear programming,NLP)问题,再建立其联系,构建成一个NLP问题,获得整体优化。最后,通过一个仿真算例,验证了有限推力异面轨道转移与空间交会联合优化。求解过程和结果表明,该方法对初值敏感度小、鲁棒性强、收敛快,满足各类约束条件,能为相关的多阶段整体优化问题求解提供参考。 展开更多
关键词 摄动 有限推力 轨道转移与交会 联合优化 GAUSS伪谱法
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最小燃料消耗的有限推力轨道转移优化设计 被引量：3
3
作者 张巍 方群 袁建平 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期616-620,共5页
介绍了伪光谱方法在空间飞行器轨道转移最优化问题中的应用。文中首先给出了空间飞行器轨道转移最优控制问题模型。然后,应用伪光谱方法将最优控制问题离散化为非线性规划问题,选取各配点上的状态量和控制量作为优化参数。最后应用基于M... 介绍了伪光谱方法在空间飞行器轨道转移最优化问题中的应用。文中首先给出了空间飞行器轨道转移最优控制问题模型。然后,应用伪光谱方法将最优控制问题离散化为非线性规划问题,选取各配点上的状态量和控制量作为优化参数。最后应用基于Matlab语言的SNOPT软件包对参数最优化问题进行求解,该软件包对于求解大型非线性规划问题具有很好的收敛性。仿真结果表明伪光谱方法对于空间飞行器转移轨道初始参数取值不敏感,具有一定的鲁棒性。因此,伪光谱方法对于空间飞行器有限推力轨道转移问题的求解是可行的。 展开更多
关键词 非线性规划 伪光谱方法 有限推力 轨道转移
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远程导引变轨方案修正算法 被引量：3
4
作者 石俊 韩潮 《上海航天》 北大核心 2007年第5期27-30,共4页
为在实际摄动条件下由远程导引变轨方案初始设计结果实现追踪航天器与目标航天器的交会,提出了一种修正变轨方案。将初始多脉冲式变轨方案转换为有限推力式并作修正,取远程导引结束时刻追踪与目标航天器间的相对轨道要素为目标函数,采用... 为在实际摄动条件下由远程导引变轨方案初始设计结果实现追踪航天器与目标航天器的交会,提出了一种修正变轨方案。将初始多脉冲式变轨方案转换为有限推力式并作修正,取远程导引结束时刻追踪与目标航天器间的相对轨道要素为目标函数,采用J2,J3,J4解析轨道预报器对目标函数计算需要的轨道进行预报,以历次变轨开始时刻、结束时刻和推力方向为优化变量,用边界约束有限存储BFGS(L-BFGS-B)优化算法获得的最优解为修正后的变轨方案,可消除摄动模型误差。算例结果表明,经转换和修正所得有限推力式变轨方案能在实际摄动条件下实现追踪航天器与目标航天器的交会。 展开更多
关键词 航天器远程交会 轨道机动 多脉冲式变轨 有限推力式变轨
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基于Gauss伪谱法的有限推力轨道转移优化 被引量：3
5
作者 张亚锋 和兴锁 《航天控制》 CSCD 北大核心 2010年第3期38-41,46,共5页
研究了Gauss伪谱法在有限推力轨道转移优化问题中的应用。首先在消除奇点的拟春分点轨道要素的非奇异摄动方程基础上,选取性能指标为能量最优,控制变量为有限推力发动机加速度的3个分量;然后,利用Gauss伪谱法将最优控制问题转化为非线... 研究了Gauss伪谱法在有限推力轨道转移优化问题中的应用。首先在消除奇点的拟春分点轨道要素的非奇异摄动方程基础上,选取性能指标为能量最优,控制变量为有限推力发动机加速度的3个分量;然后,利用Gauss伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题,避开了求解两点边值问题的困难;最后给出了2个算例,分别计算了同面转移轨道和异面转移轨道的能量最优化转移。计算过程及结果表明本文所用方法对初值猜测敏感度较小,且平稳收敛,具有一定的鲁棒性,转移轨道平稳光滑,能够满足各种约束条件,便于对发动机进行控制,且在零倾角零偏心率轨道情况下不产生奇异。因此,Gauss伪谱法可用来求解轨道转移优化问题。 展开更多
关键词 GAUSS伪谱法 拟春分点轨道要素 有限推力 轨道转移优化
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普适变量下的最优控制求解研究
6
作者 张亚锋 和兴锁 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2009年第6期48-50,55,共4页
研究了普适变量下状态方程的最优控制问题。在消除奇点的轨道根数的基础上,建立了普适变量下适合圆锥曲线求解的摄动方程。利用Gauss伪谱法对摄动方程进行了最优控制求解和仿真验证。计算过程及仿真结果表明,所建立的摄动方程以及所用的... 研究了普适变量下状态方程的最优控制问题。在消除奇点的轨道根数的基础上,建立了普适变量下适合圆锥曲线求解的摄动方程。利用Gauss伪谱法对摄动方程进行了最优控制求解和仿真验证。计算过程及仿真结果表明,所建立的摄动方程以及所用的Gauss法能够满足各种约束条件,便于对发动机进行控制,且在零倾角轨道情况下不产生奇异。 展开更多
关键词 GAUSS伪谱法 最优控制 有限推力 轨道转移优化 普适变量
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变比冲发动机作用下共面燃料最优轨道转移
7
作者 梁新刚 杨涤 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2007年第3期53-57,共5页
以国外目前正在研制中的变比冲磁等离子体火箭发动机(VASIMR)为背景,研究了变比冲发动机作用下的同平面燃料最优轨道转移。推力方向角和比冲为控制变量,发动机总功率为常值,发动机可多次开关机。采用经典最优控制理论,运用庞德里亚金最... 以国外目前正在研制中的变比冲磁等离子体火箭发动机(VASIMR)为背景,研究了变比冲发动机作用下的同平面燃料最优轨道转移。推力方向角和比冲为控制变量,发动机总功率为常值,发动机可多次开关机。采用经典最优控制理论,运用庞德里亚金最小值原理将问题转化为两点边值问题,并通过非线性规划算法求解,得到了受精确开关函数控制的最优比冲时间历程。给出的VASIMR发动机应用算例结果表明,采用VA-SIMR发动机有益于提高航天器有效载荷所占比例。 展开更多
关键词 变比冲发动机 有限推力 轨道转移 非线性规划
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空间飞行器有限推力轨道转移优化设计
8
作者 顾大可 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期88-92,共5页
为了解决空间飞行器有限推力轨道转移最优轨迹的设计问题,利用参数化控制思想和强化控制技术给出了最优轨道转移轨迹求解方法。给出了空间飞行器轨道转移最优控制问题的基本描述,通过参数化控制及强化技术将有限推力轨道转移最优控制问... 为了解决空间飞行器有限推力轨道转移最优轨迹的设计问题,利用参数化控制思想和强化控制技术给出了最优轨道转移轨迹求解方法。给出了空间飞行器轨道转移最优控制问题的基本描述,通过参数化控制及强化技术将有限推力轨道转移最优控制问题转化为静态参数优化问题,即用若干段个分段的常数去逼近最优解。应用经典的数学规划方法即可求得最优控制律的一个近似解,通过增加参数个数,重复优化得到逼近连续最优解的参数化解。仿真结果表明,所提出的方法对于空间飞行器转移轨道初始参数取值不敏感,具有一定的鲁棒性,并且最优解的精确度较高,设计方法简单、有效。 展开更多
关键词 参数化控制 强化技术 有限推力 最优轨道转移
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卫星轨道圆化的有限推力点火控制策略 被引量：1
9
作者 荆武兴 吴瑶华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期1-6,共6页
本文研究卫星轨道圆化的点火控制策略，发动机推力为有限常值，方向可调。考虑了燃料消耗引起的质量损失。假设圆轨道上有一飞行器在运动，称为虚拟轨道器。只要卫星与虚拟轨道器软交会，就完成了轨道圆化。文中给出了使卫星与虚拟轨道... 本文研究卫星轨道圆化的点火控制策略，发动机推力为有限常值，方向可调。考虑了燃料消耗引起的质量损失。假设圆轨道上有一飞行器在运动，称为虚拟轨道器。只要卫星与虚拟轨道器软交会，就完成了轨道圆化。文中给出了使卫星与虚拟轨道器软交会的推力方向控制策略和点火位置与关车位置的求取方法。仿真结果表明，本文方法与水平推力策略和切向推力策略相比，具有更高的控制精度，而且燃料消耗接近最优。 展开更多
关键词 有限推力 控制策略 轨道圆化 点火 卫星轨道
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