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题名月面远程运输飞行轨迹优化设计
被引量：2
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作者
朱小龙
马剑
刘强
高扬
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机构
中国科学院空间应用工程与技术中心
中国科学院大学
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出处
《载人航天》
CSCD
2015年第1期75-82,共8页
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基金
载人航天领域预先研究项目(030101)
国家自然科学基金项目(11372311)
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文摘
针对月球表面不同区域之间的载人或载货运输问题,设计了一种基于上升-巡航-下降模式的燃料最省飞行轨迹。首先通过求解不同飞行时间的Lambert问题确定了最佳飞行时间,并获得了对应的双脉冲解,然后利用有限推力替代两次速度脉冲,建立了非线性规划问题,求解得到了有限推力燃料最省飞行轨迹。优化设计过程中主要研究了两个主要难点:bang-bang控制与飞行高度约束。这两个问题通过推力加速度与飞行时间的数值延拓得以解决,同时揭示了月面飞行的基本原理。最后给出了3种不同应用场景的仿真算例,仿真结果表明,当飞行时间为小时量级时,上升-巡航-下降飞行模式下的优化解即为燃料最优解,如果飞行距离较远,则还需要适当增加飞行时间从而满足飞行高度约束。
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关键词
月面飞行
轨迹优化
燃料最省
Lambert问题
BANG-BANG控制
数值延拓
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Keywords
flight on lunar surface
trajectory optimization
minimum-fuel
Lambert problem
bang-bang control
numerical continuation
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分类号
V412.4
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名MMU月面起飞燃耗最省轨迹和推力设计研究
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作者
韩艳铧
洪军停
张勇
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机构
南京航空航天大学航天学院
南京航空航天大学无人机研究院
南京航空航天大学无人机先进技术工业和信息化部重点实验室
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出处
《动力学与控制学报》
2021年第6期8-15,共8页
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基金
中央高校基本科研业务费青年科技创新基金(NT2020025)。
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文摘
载人机动装置(MMU)携载航天员在月面机动飞行包括上升转弯段、巡飞段、转弯下降段,本文研究上升转弯段燃耗最省轨迹和主发动机推力优化问题.首先采用Pontryagin极小值原理,推导出MMU发动机推力大小和方向的最优函数形式.结果表明,推力大小是开关形式,且最多切换一次,故只需用"开"和"关"持续时间两个参数描述;推力方向角的余切是时间的仿射函数,只需用该函数的斜率和截距两个参数描述.上升转弯段和巡飞段交接,故上升转弯段的末状态受飞行高度、速度大小和方向三个条件约束,这样就将燃耗最省最优控制问题转化为三等式约束下的四参数非线性规划问题,设计自由度仅为一,只需用单自由度搜索即可快速求解.数值仿真验证了本文所提方法的有效性.
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关键词
月面低空机动飞行
载人机动装置(MMU)
燃耗最省
最优控制
最优轨迹
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Keywords
low height maneuver flight above lunar surface
manned maneuvering unit(MMU)
lowest fuel consumption
optimal control
optimal trajectory
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分类号
V476.3
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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