有限推力

摘要： 针对末端时间自由的上面级远程交会问题,提出一种基于序列凸优化的上面级远程交会轨迹优化方法。首先建立了末端时间自由的上面级远程交会模型,通过约束松弛和线性化等方法将该模型转化为一组可以迭代求解的凸优化问题。其次结合上面级发动机推力较大的特点,采用双脉冲变轨的计算结果作为迭代初值,进而减少迭代次数。最后用对偶内点法求出远程交会轨迹与推力控制序列。仿真结果表明:该方法计算速度快,实时性好,可为上面级远程交会任务提供参考。

摘要： 以采用有限推力的航天器轨道机动问题为研究对象,根据航天器的运动模型,构建了轨道转移的两点边值问题,给出了发动机开关函数,设计了开关逻辑,应用非线性规划求解两点边值问题,得到了精确的发动机开关时刻和推力方向。最后,用仿真算例验证了本文方法的有效性。

摘要： 针对空间交会对接最终平移段追踪器沿视线作受迫接近运动问题,基于相对运动动力学特性研究V-bar、R-bar直线接近制导方法,设计了采用脉冲式匀速和有限推力式变速直线制导律,获得了燃料最省的制导条件.最后进行了仿真验证与对比分析,仿真结果表明,设计的制导律简单有效,其中V-bar直线制导的脉冲式实现与有限推力式实现燃料消耗相同,但有限推力式转移时间较长;而R-bar直线制导的有限推力式实现与脉冲式实现相比,燃料消耗更多,转移时间也更长.设计的V-bar、R-bar脉冲式和有限推力式直线制导律适合不同推进器配置下的工程应用.

摘要： 针对约束再入点地理位置的再入飞行器离轨问题,提出了一种基于星下点机动的离轨规划方法.再入飞行器的离轨轨道设计受到飞行器当前轨道状态和再入点参数的约束.首先,基于轨道飞行原理,建立了一般椭圆轨道冲量模型下离轨制动参数和再入点参数的关系,分析了最优离轨的推力施加原则;其次,在考虑地球自转的前提下,提出了直接离轨必要条件,针对约束再入点经纬度的问题,完善了利用非线性规划优化方法确定有限推力模型下离轨点位置的策略,同时给出了符合燃料最优目标的离轨制动参数;最后,探讨了一般情况下初始轨道不满足直接离轨必要条件时,为满足星下点约束而进行的轨道机动施加策略.

摘要： 针对火星探测的捕获制动问题,建立了描述推力沿速度反方向、推力方向固定和推力匀速转动3种制动策略的有限推力模型.以消耗的燃料质量和入轨近火点的高度误差为双目标,利用多目标粒子群算法优化控制参数,得到多目标问题的Pareto非劣解集和Pareto前沿.仿真校验时采用均匀设计法初始化种群,发现推力沿速度反方向时捕获效率最高;方向固定时近火点高度误差小;推力匀速转动会抬升近火点高度,但推力方向与速度反方向夹角小,燃料消耗较少.推力方向匀速转动的策略可以作为优先选用的策略,当出现故障需紧急制动时可启用推力沿速度反方向策略,控制探测器先被火星捕获.仿真表明双目标优化可比燃料最优的单目标提供更全面的决策信息,有助于确定设计方案.%To solve the capture and brake problem of Mars prober, this paper establishes the model of finite-thrust, involving three different strategies.Multi-objective particle swarm optimization algorithm is used to minimize both fuel consumption and periapsis distance error, and method of uniform design is applied to initialize particle populations.After simulation, Pareto-optimal set and Pareto front are obtained.It's indicated that capture strategy of fixed-direction thrust produced smaller periapsis distance error, whereas capture process where thrust direction is anti-parallel to velocity saves more fuel due to less gravity loss.Periapsis height is increased for strategy with constant rotation rate of thrust, and fuel consumption is moderate because of small angle between thrust direction and reverse direction of velocity vector.The idea of two optimized objectives can provide more comprehensive decision-making information than single objective of fuel consumption.

摘要： If the thrust to mass ratio is small,the error between the finite burn transfers and the Lambert impulsive guidance is significant.The general method of solution is to run an integrated trajectory computer program.An analytic method is presented to reduce this error and alleviate on-board computer burden.The terminal state parameters of the Lambert impulsive guidance are used as the terminal constraints of the finite burn transfers.The initial state of the finite burn transfers as the design parameters are selected by the linearized method to meet the terminal constraints and make the same trajectory of the finite burn and impulsive transfers after the finite burn.The numerical simulation illustrates the presented analytical method could effectively correct the error of the velocity impulse assumption,and has the advantages of small computation burden.%针对Lambert速度冲量制导方法小推质比实施误差较大的问题,提出了一种解析的快速修正方法.该方法以Lambert速度冲量制导终端状态为约束条件,采用修正初始制动点的方式修正小推质比实施速度冲量带来的误差.仿真结果表明:该方法可有效修正速度冲量假设小推质比实施的误差,并且具有计算量小、速度快的优点.

摘要： 本文主要研究采用有限推力共振V∞甩摆策略(VILMs)进行转移轨道的设计.首先给出蒂萨兰德图(Tisserand Graph)进行全局引力辅助顺序和路径的搜索方法,通过零点弧段拼接模型求解一系列兰伯特(Lambert)问题得到甩摆初末条件,由脉冲近似结果作为初值代入有限推力轨迹优化方法得到共振转移的邦邦控制解,多圈控制策略均为远地点附近连续推力控制,结果优于脉冲策略.设计过程为未来深空探测任务提供了有效的方法和手段.

摘要： 介绍了直接配点法在空间飞行器远程异面轨道交会最优化问题中的应用。首先给出了空间飞行器远程轨道交会最优化控制问题模型，其中运动方程在地心惯性坐标系下建立，且考虑了摄动因素的影响；性能指标选为轨道交会过程中燃料消耗最小，控制变量为发动机推力、方位角和高低角。终端状态受到位置和速度的约束。然后，应用直接配点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。仿真结果表明直接配点法对于考虑摄动影响的空间飞行器远程交会轨道初始参数取值不敏感，具有一定的鲁棒性，且求解过程具有一定的实时性。因此，直接配点法对于空间飞行器有限推力远程轨道交会问题的求解是可行的。

摘要： 针对在推力有限时,地球同步轨道卫星在远地点变轨的弧段很长,会导致较大的燃料损失的问题,本文基于脉冲变轨原理,研究了地球同步轨道卫星远地点有限推力多次变轨问题,提出了具有星下点约束的最省燃料变轨方案,给出了每次变轨的推力方向和点火起止时刻及最优中间过渡轨道。仿真结果验证了该方案的有效性.

摘要： 有限推力的轨道机动存在重力损耗问题,在设计初期常采用脉冲推力的理想近似来估算轨道控制所需的速度增量,这样的处理既简单又方便.但这种估算由于未考虑重力损耗是偏低的,必须进一步把重力损耗增加进去.本文提供一种计算重力损耗的方法,并将其用于我国正在研制的第一颗月球探测卫星的近地点轨道机动的分析.

摘要： 根据先进上面级的推力特点和任务需求,将先进上面级的快速机动轨道优化问题转化为有限推力下时间最优轨道机动问题来求解。首先建立脉冲推力下的多约束时间最优优化模型,然后利用改进的微分进化法,求解全局最优解；其次建立有限推力下的修正模型,对脉冲推力的优化结果进行修正；最终得到有限推力下时间最优轨道机动问题的解。通过快速轨道交会仿真验证了模型和算法的合理性,所得终端位置误差在1km量级,在容许范围内,可通过末端轨道调整进一步修正。

摘要： 本发明公开了一种基于有限推力有限工作时间情况下的航天器精确入轨控制方法，包括以下步骤：初始化航天器的计算参数；计算航天器发动机处于理论关机点时的轨道根数；计算轨道根数偏差量；若其满足误差门限要求，则输出此时的控制变量对航天器进行姿态控制及关机控制；若轨道根数偏差量不满足误差门限要求，则根据轨道根数偏差量计算控制变量修正值；根据修正值修正初始参数并重新计算航天器发动机处于理论关机点时的轨道根数，重复上述步骤，直至轨道根数偏差量满足误差门限要求，输出此时的控制变量，制导计算结束，涉及轨道控制领域。本发明计算量小，制导精度高，对轨道的调整和适应性强，飞行软件简单，对地面诸元准备计算工作要求低。

摘要： 一种有限推力变轨重力损耗计算方法、推力计算装置，仅根据点火弧段长度即可得到重力损耗结果，无需得知发动机推力大小和初末端轨道信息，且无需复杂的轨道控制模型积分运算。本发明方法面向相对导航试验领域，可对采用近圆轨道的卫星变轨时增加的推进剂进行快速计算，对相对导航试验远程导引段变轨任务具有极强参考价值。

摘要： 本申请涉及一种有限推力的多脉冲交会迭代制导方法、装置及电子设备。所述迭代制导方法的思想是在多脉冲滑移轨道规划的基础上，下一个脉冲速度增益计算是对前一次脉冲因为有限推力产生的干扰进行实时校正计算，利用双脉冲原理，但是对于当前状态的计算是根据导航测量得到的相对状态，这样依次迭代校正，最后一个脉冲是不能校正的，其有限推力引起的误差就是制导误差。

摘要： 本发明公开的低推重比飞行器的星际转移有限推力入轨迭代制导方法，属于航空航天领域。本发明实现方法为：在地球质心惯性系下建立探测器动力学方程；将探测器在惯性系下的位置速度转换到入轨点惯性系下，并表示成轨道根数形式。简化探测器动力学方程，根据制导策略对探测器进行控制，制导至符合相应终止条件后停止制导，探测器进入星际转移轨道，实现探测器从近地轨道到星际转移轨道的直接转移，所述的相应终止条件为探测器的发动机满足关机条件建立探测器动力学方程，根据打靶方程求解中途修正脉冲，进行轨道中途修正，使探测器到达目标星体附近目标轨道，即实现低推重比的星际精确转移。本发明具有计算速度快、收敛性好、适用性强的优点。

摘要： 本发明为公开的一种月球有限推力多次捕获轨道实现方法，属于航空航天技术领域。本发明具体实现方法为：通过在月球惯性系下建立探测器有限推力动力学方程；将单次月球捕获机动分解成多次捕获机动，并优化每次捕获机动的参数；将第一次机动和其余多次机动所需的速度脉冲转换为最优有限推力捕获轨道，优化发动机开始工作相位、推力方向以及工作时间，实现最优有限推力捕获，进入目标轨道。本发明要解决的技术问题是提供一种所需速度增量小、捕获效率高的月球有限推力捕获轨道实现方法，能够得到满足约束的有限推力捕获轨道，收敛性好。

摘要： 本发明公开了一种基于有限推力有限工作时间情况下的航天器精确入轨控制方法，包括以下步骤：初始化航天器的计算参数；计算航天器发动机处于理论关机点时的轨道根数；计算轨道根数偏差量；若其满足误差门限要求，则输出此时的控制变量对航天器进行姿态控制及关机控制；若轨道根数偏差量不满足误差门限要求，则根据轨道根数偏差量计算控制变量修正值；根据修正值修正初始参数并重新计算航天器发动机处于理论关机点时的轨道根数，重复上述步骤，直至轨道根数偏差量满足误差门限要求，输出此时的控制变量，制导计算结束，涉及轨道控制领域。本发明计算量小，制导精度高，对轨道的调整和适应性强，飞行软件简单，对地面诸元准备计算工作要求低。

摘要： 一种有限推力变轨重力损耗计算方法、推力计算装置，仅根据点火弧段长度即可得到重力损耗结果，无需得知发动机推力大小和初末端轨道信息，且无需复杂的轨道控制模型积分运算。本发明方法面向相对导航试验领域，可对采用近圆轨道的卫星变轨时增加的推进剂进行快速计算，对相对导航试验远程导引段变轨任务具有极强参考价值。

摘要： 本发明属于轨道控制领域，特别涉及一种脉冲轨道转移序列向有限推力轨道转移序列转换的方法，包括步骤一、确定航天器初始位置、初始速度和初始质量；步骤二、确定航天器的在脉冲点处位置、速度和质量；步骤三、根据航天器的整体质量、发动机比冲以及的速度增量，确定本次轨道转移所需要的燃料消耗量；步骤四、根据轨道转移所需的燃料消耗量以及发动机推力确定本次轨道转移所需要的时间；步骤五、采用离散、积分的方式将脉冲量转换为时间段内的有限推力；步骤六、采用tnw坐标系的X轴正方向作为推力方向进行方向修正。本发明能够在航天器轨道转移事前规划中得到准确的燃料消耗量、提高制导精度，降低轨道转移准备成本、提高最终的制导精度。

摘要： 本申请涉及一种有限推力的多脉冲交会迭代制导方法、装置及电子设备。所述迭代制导方法的思想是在多脉冲滑移轨道规划的基础上，下一个脉冲速度增益计算是对前一次脉冲因为有限推力产生的干扰进行实时校正计算，利用双脉冲原理，但是对于当前状态的计算是根据导航测量得到的相对状态，这样依次迭代校正，最后一个脉冲是不能校正的，其有限推力引起的误差就是制导误差。

摘要： 本发明公开的低推重比飞行器的星际转移有限推力入轨迭代制导方法，属于航空航天领域。本发明实现方法为：在地球质心惯性系下建立探测器动力学方程；将探测器在惯性系下的位置速度转换到入轨点惯性系下，并表示成轨道根数形式。简化探测器动力学方程，根据制导策略对探测器进行控制，制导至符合相应终止条件后停止制导，探测器进入星际转移轨道，实现探测器从近地轨道到星际转移轨道的直接转移，所述的相应终止条件为探测器的发动机满足关机条件建立探测器动力学方程，根据打靶方程求解中途修正脉冲，进行轨道中途修正，使探测器到达目标星体附近目标轨道，即实现低推重比的星际精确转移。本发明具有计算速度快、收敛性好、适用性强的优点。