航天器編隊飛行是一種新的空間運行模式,具有成本低、系統(tǒng)可靠性強、適應性強等優(yōu)點,已成為空間分布式任務研究中的熱點,代表著未來航天發(fā)展趨勢的技術(shù),受到了國內(nèi)外航天領(lǐng)域?qū)W者的廣泛重視。航天器編隊飛行技術(shù)在動力學、控制與應用方面有很多問題等待研究,控制方面線性二次型(LQ)最優(yōu)控制問題是最優(yōu)控制理論中的經(jīng)典問題之一。通過引入一個協(xié)態(tài)變量,可以將一個最優(yōu)控制問題簡化為哈密頓系統(tǒng)狀態(tài)軌跡的計算,傳統(tǒng)的計算哈密頓系統(tǒng)軌跡的方法等價于求解一個值函數(shù)的哈密頓-雅可比方程。特別地,對于哈密頓系統(tǒng),由于將有限時間間隔上的一個固定邊界條件的最優(yōu)控制問題簡化為一個常微分方程的兩點邊值問題,可以用母函數(shù)求解常微分方程的一個兩點邊值問題來處理一個最優(yōu)控制問題。如果找到了母函數(shù),就可以得到一系列不同邊界條件下的最優(yōu)軌跡,而傳統(tǒng)的最優(yōu)控制方法只能通過求解一個值函數(shù)的哈密頓雅可比方程得到一條軌跡。當前在用母函數(shù)方法求解線性的航天器編隊飛行最優(yōu)控制問題只存在數(shù)值求解方法,未找到解析解。本文首先給出航天器編隊飛行主航天器和伴隨航天器之間的線性相對運動模型及基于此線性哈密頓系統(tǒng)的能量最優(yōu)控制問題;其次,本文根據(jù)矩陣黎卡提方程...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 航天器編隊飛行計劃
        1.2.2 編隊航天器編隊技術(shù)問題[9]
        1.2.3 哈密頓雅可比理論
    1.3 主要研究內(nèi)容
第2章 航天器相對運動及哈密頓雅可比理論
    2.1 航天器相對運動動力學模型
        2.1.1 模型假設
        2.1.2 動力學模型—C-W方程
        2.1.3 相對運動動力學方程的狀態(tài)空間表示
    2.2 哈密頓系統(tǒng)和母函數(shù)
        2.2.1 哈密頓原理
        2.2.2 從拉格朗日方程到哈密頓方程
        2.2.3 母函數(shù)和哈密頓雅可比方程
    2.3 航天器編隊飛行最優(yōu)控制問題
    2.4 母函數(shù)法求解最優(yōu)控制問題
    2.5 本章小結(jié)
第3章 母函數(shù)解析解及其求解航天器編隊飛行問題
    3.1 母函數(shù)解析解推導及證明
    3.2 雙重母函數(shù)法
    3.3 雙重母函數(shù)解析解求解最優(yōu)控制問題
    3.4 數(shù)值算例
        3.4.1 解析和數(shù)值求解方法描述
        3.4.2 算例結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第4章 雙重母函數(shù)法求解航天器編隊飛行隊形重構(gòu)問題
    4.1 引言
    4.2 兩航天器相對運動算例仿真
        4.2.1 算例一仿真
        4.2.2 算例二仿真
        4.2.3 算例三仿真
    4.3 航天器編隊隊形重構(gòu)算例仿真
        4.3.1 算例一仿真
        4.3.2 算例二仿真
        4.3.3 算例三仿真
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3752386