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Optimal Elliptic Orbital Maneuver with Continuous Radial Thrust on the Chaser Using Generating Functions

机译：利用生成函数在追赶者上施加连续径向推力的最优椭圆轨道机动。

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摘要

This paper solves the time-fixed optimal elliptic orbital maneuver problem with continuous radial thrust on the chaser based on the generating function technique. Firstly, by using the relative direction cosine matrix, the two-body nonlinear relative motion equations with a continuous radial acceleration on the chaser are obtained in the target's local-vertical-local-horizontal frame. Secondly, considering that the relative range is small, a dimension of the system is weakly controllable by analyzing the controllability of the system, and then the problem is simplified into a two-dimensional optimal control problem with integral and terminal constraints. Thirdly, the optimal control problem is transformed into a two-point boundary value problem by using the Pontryagin's minimum principle. Then a proper form of the generating function is proposed, and the differential equations associated with initial conditions are derived. Finally, the initial value of the adjoint variable is obtained by solving an initial value problem. Two numerical examples are presented to illustrate the effectiveness of the proposed method, which has higher computational efficiency when compared with the direct optimization method. (C) 2015 American Society of Civil Engineers.
机译：本文基于生成函数技术，解决了在追赶者上施加连续径向推力的固定时间最优椭圆轨道机动问题。首先，通过使用相对方向余弦矩阵，在目标的局部-垂直-局部-水平框架中获得了在跟踪器上具有连续径向加速度的两体非线性相对运动方程。其次，考虑到相对范围较小，通过分析系统的可控制性，可以对系统的尺寸进行微弱的控制，然后将该问题简化为具有积分和终端约束的二维最优控制问题。第三，利用庞特里亚金极小原理将最优控制问题转化为两点边值问题。然后提出了生成函数的一种适当形式，并推导了与初始条件有关的微分方程。最后，通过求解初始值问题获得伴随变量的初始值。给出了两个数值例子，说明了该方法的有效性，与直接优化方法相比，具有较高的计算效率。 （C）2015年美国土木工程师学会。

著录项

  • 来源
    《Journal of aerospace engineering》 |2016年第1期|04015025.1-04015025.8|共8页
  • 作者

    Zhang Xiangyu; Zhang Gang; Cao Xibin;

  • 作者单位

    Harbin Inst Technol, Res Ctr Satellite Technol, Harbin 150001, Heilongjiang, Peoples R China;

    Harbin Inst Technol, Res Ctr Satellite Technol, Harbin 150001, Heilongjiang, Peoples R China;

    Harbin Inst Technol, Res Ctr Satellite Technol, Harbin 150001, Heilongjiang, Peoples R China;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Relative motion; Radial thrust; Generating function;

    机译：相对运动径向推力发电功能;

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