隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,探索更深更廣闊的外太空已經(jīng)成為當(dāng)前人類航天活動的大方向之一,未來對于火星的探測將成為各國探測深空領(lǐng)域的熱點。地火轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計是火星探測的關(guān)鍵技術(shù)之一,本文對小推力地火轉(zhuǎn)移軌跡優(yōu)化與校正方法進行研究。針對二體模型的小推力軌跡優(yōu)化問題,基于有限傅里葉級數(shù)法對地火轉(zhuǎn)移軌跡進行初始設(shè)計,得到了一組可行解,將其用于間接法的協(xié)態(tài)變量初值估計中,得到了能量最優(yōu)的開環(huán)軌跡,接著再采用同倫法將能量最優(yōu)問題逐漸向燃料最優(yōu)問題過渡,得到了燃料最優(yōu)的開環(huán)軌跡。仿真結(jié)果表明有限傅里葉級數(shù)法來估計間接法的協(xié)態(tài)變量初值的求解策略可行,可以使仿真收斂。基于有限傅里葉級數(shù)法得到的可行解消耗的燃料最多,能量最優(yōu)次之,燃料最優(yōu)消耗的燃料最少。針對二體模型的小推力軌跡校正問題,首先將動力學(xué)模型在開環(huán)最優(yōu)標稱軌跡附近線性化建立偏差動力學(xué)模型,基于此模型設(shè)計了模型預(yù)測控制算法跟蹤最優(yōu)標稱軌跡�？紤]到軌跡校正的實時性要求,對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練,即在最優(yōu)標稱軌跡附近學(xué)習(xí)最優(yōu)控制策略,給出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的在軌實時校正的具體實施方法,仿真結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能很好的學(xué)習(xí)最優(yōu)控制策略,實現(xiàn)對軌跡的實時校正。針對多體模型的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

深空一號探測器它的目的地是近地小行星“1992KD”，深空一號的主要任務(wù)于1999年9

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-2深空一號探測器探測軌道（2）隼鳥號（Hayabusa）2003年5月由日本發(fā)射的隼鳥號是第一個從近地天體小行星(25143Itokawa)表面采樣并返回地球的探測器，如圖1-3所示。它的任務(wù)目標是從小行星表面采樣，并返回地球，同時在軌驗證自主研制的小推力器的可行性[9]。探測器的任務(wù)軌跡如圖1-4所示，于2004年5月19日進行了一次地球借力飛行，隨后于9月12日到達25143Itokawa并將小行星的高分辨率圖像送回地球。圖1-3隼鳥號探測器圖1-4隼鳥號探測器軌道隼鳥號攜帶了4個微波氙離子推進器，每個推進器的推力為8mN，比沖為3200s，在2年的飛行中，離子發(fā)動機系統(tǒng)產(chǎn)生的速度增量為1400m/s，同時消耗22kg氙推進劑，工作時間為25800小時。（3）智慧一號（SMART-1）2003年9月發(fā)射的SMART-1是歐空局的小衛(wèi)星技術(shù)登月任務(wù)，如圖1-5所示。探測器的關(guān)鍵目標之一是以太陽能小推力為深空任務(wù)中主要的推進方式，并在月球軌道轉(zhuǎn)移和重力輔助下進行在軌驗證[10]。它的任務(wù)目標是在月球軌道

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-2深空一號探測器探測軌道（2）隼鳥號（Hayabusa）2003年5月由日本發(fā)射的隼鳥號是第一個從近地天體小行星(25143Itokawa)表面采樣并返回地球的探測器，如圖1-3所示。它的任務(wù)目標是從小行星表面采樣，并返回地球，同時在軌驗證自主研制的小推力器的可行性[9]。探測器的任務(wù)軌跡如圖1-4所示，于2004年5月19日進行了一次地球借力飛行，隨后于9月12日到達25143Itokawa并將小行星的高分辨率圖像送回地球。圖1-3隼鳥號探測器圖1-4隼鳥號探測器軌道隼鳥號攜帶了4個微波氙離子推進器，每個推進器的推力為8mN，比沖為3200s，在2年的飛行中，離子發(fā)動機系統(tǒng)產(chǎn)生的速度增量為1400m/s，同時消耗22kg氙推進劑，工作時間為25800小時。（3）智慧一號（SMART-1）2003年9月發(fā)射的SMART-1是歐空局的小衛(wèi)星技術(shù)登月任務(wù)，如圖1-5所示。探測器的關(guān)鍵目標之一是以太陽能小推力為深空任務(wù)中主要的推進方式，并在月球軌道轉(zhuǎn)移和重力輔助下進行在軌驗證[10]。它的任務(wù)目標是在月球軌道

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于電推進衛(wèi)星飛往Halo軌道的轉(zhuǎn)移軌道研究[J]. 王申,熊淑杰.  空間科學(xué)學(xué)報. 2019(04)
[2]小天體多目標多模式探測任務(wù)設(shè)計[J]. 黃江川,李翔宇,喬棟,賈飛達,孟林智.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2019(08)
[3]基于同倫方法的地月系L2點小推力轉(zhuǎn)移軌道優(yōu)化[J]. 潘迅,泮斌峰.  載人航天. 2019(01)
[4]基于傅里葉級數(shù)的小推力航天器快速軌跡設(shè)計[J]. 曾奎,耿云海,陳炳龍.  自動化學(xué)報. 2016(11)
[5]最優(yōu)控制問題的Legendre偽譜法求解及其應(yīng)用[J]. 徐少兵,李升波,成波.  控制與決策. 2014(12)
[6]基于多體動力學(xué)模型的深空探測軌跡優(yōu)化[J]. 姬聰云,南英,安彬.  飛行力學(xué). 2014(06)
[7]深空探測發(fā)展與未來關(guān)鍵技術(shù)[J]. 吳偉仁,于登云.  深空探測學(xué)報. 2014(01)
[8]我國小行星探測目標分析與電推進軌道設(shè)計[J]. 陳楊,寶音賀西,李俊峰.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2011(09)
[9]有限推力軌跡優(yōu)化問題的直接打靶法研究[J]. 王華,唐國金,雷勇軍.  中國空間科學(xué)技術(shù). 2003(05)
[10]定常幅值小推力登月飛行器軌道研究[J]. 王劼,崔乃剛,劉暾.  航空學(xué)報. 2001(01)

博士論文
[1]電動帆航天器動力學(xué)、控制及軌跡優(yōu)化研究[D]. 霍明英.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3271715