受現(xiàn)有火箭運載能力限制,大型航天器無法一次入軌,在軌組裝成為當前航天領域主要的發(fā)展方向之一。借助在軌服務航天器,能夠實現(xiàn)復雜系統(tǒng)組裝、能源補充、故障修復等空間任務,這些任務都迫切需要精確有效的在軌組裝技術作為支撐。以往的大規(guī)模結構的部署,大部分是以對接的方式擴展空間結構,復雜結構的空間構型僅依靠各結構單元自行機動難以構建。現(xiàn)有的空間機械臂等輔助執(zhí)行機構的發(fā)展,可以為在軌組裝提供更多選擇,在此基礎上的最優(yōu)機動路徑規(guī)劃成為在軌服務的新興研究熱點。本文以在軌組裝任務作為研究對象,將在軌組裝機動過程分解成軌道機動接近階段和姿態(tài)機動階段,并在以下幾個方面展開研究工作。第一,對在軌組裝軌道機動過程的相對運動建模進行介紹。介紹了二體條件下的兩種常見相對運動模型,為在軌組裝任務的軌道機動過程提供了較為準確和高效的動力學模型。之后,簡要介紹了航天器的姿態(tài)動力學基礎,為后續(xù)的姿態(tài)機動路徑規(guī)劃研究鋪墊理論基礎。第二,從動力學角度出發(fā),研究了在軌組裝任務航天器相對運動軌跡設計。通過分析C-W方程特性,介紹了四種相對運動軌跡類型,并給出每種類型的軌跡驅動條件。此外,介紹了在軌組裝軌道機動接近過程的制導律設計,給...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景、目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 空間在軌組裝發(fā)展應用現(xiàn)狀
        1.2.2 航天器相對運動理論研究與應用發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 航天器運行軌跡路徑規(guī)劃研究及規(guī)劃算法研究現(xiàn)狀
    1.3 主要內(nèi)容及論文結構
第2章 航天器運動學動力學相關理論
    2.1 參考坐標系的定義
    2.2 航天器相對運動學基礎
        2.2.1 C-W方程
        2.2.2 T-H方程
    2.3 航天器的姿態(tài)描述
        2.3.1 方向余弦式
        2.3.2 四元數(shù)定義
        2.3.3 四元數(shù)運算
    2.4 姿態(tài)動力學基礎
        2.4.1 四元數(shù)描述的矢量坐標變換
        2.4.2 基于四元數(shù)的姿態(tài)運動學及動力學
    2.5 本章小結
第3章 航天器相對運動軌跡設計及機動接近策略
    3.1 航天器近距離相對運動軌跡分析
        3.1.1 橢圓型
        3.1.2 振蕩型
        3.1.3 跳躍型
        3.1.4 飛越型
    3.2 基于脈沖推力的相對運動軌跡規(guī)劃
        3.2.1 近圓參考軌道
        3.2.2 橢圓參考軌道
        3.2.3 算例分析
    3.3 本章小結
第4章 基于改進遺傳算法的機動接近路徑規(guī)劃
    4.1 遺傳算法基本原理
    4.2 遺傳算法的具體實現(xiàn)
        4.2.1 編碼
        4.2.2 適應度函數(shù)設計
        4.2.3 遺傳算子
    4.3 基于改進遺傳算法的機動路徑規(guī)劃
        4.3.1 在軌組裝軌道機動接近模型
        4.3.2 針對時間位置同時優(yōu)化的算法改進
    4.4 數(shù)學仿真及結果分析
    4.5 本章小結
第5章 在軌組裝的姿態(tài)機動規(guī)劃
    5.1 Bang-Bang規(guī)劃原理
    5.2 基于Bang-Bang規(guī)劃原理的姿態(tài)機動軌跡規(guī)劃
        5.2.1 約束分析
        5.2.2 姿態(tài)機動規(guī)劃過程
    5.3 數(shù)學仿真與結果分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3800356