空間飛行器軌道轉(zhuǎn)移與繞飛軌跡設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、隨著我國航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展，航天任務(wù)的多樣性更加突出，在之前發(fā)射的航天器中已完成繞地軌道到繞月軌道的機(jī)動。下一步，即將發(fā)射的“天宮一號”將試驗(yàn)交會對接技術(shù)。從自主接近與逼近到交會對接是一個復(fù)雜的過程，涉及了系統(tǒng)建模與分析、兩星或多星相對運(yùn)動、自主相對導(dǎo)航算法、自主接近與逼近算法、最終段軌跡規(guī)劃與優(yōu)化等內(nèi)容。針對上述問題，本文對以下內(nèi)容做了深入研究。
　　針對追蹤航天器相對目標(biāo)航天器的軌道機(jī)動問題，首先給出了兩星相對動力學(xué)模型，在假

2、設(shè)目標(biāo)星運(yùn)行軌道為圓軌道，兩星相對距離較目標(biāo)星地心距小和不考慮攝動影響時，得到滿足中短段軌道轉(zhuǎn)移精度要求的動力學(xué)模型，機(jī)動中產(chǎn)生的額外累積誤差靠速度補(bǔ)償機(jī)制消除。研究了以 C-W方程為基礎(chǔ)的大距離機(jī)動、多脈沖機(jī)動、斜面機(jī)動算法和勢能函數(shù)機(jī)動算法，針對追蹤航天器在不同機(jī)動段的實(shí)際任務(wù)需求，本文給出軌道轉(zhuǎn)移算法的機(jī)動切換策略，即在中段采用大距離的軌道機(jī)動方法，到達(dá)切換點(diǎn)后，將其自動切換為勢能函數(shù)機(jī)動算法，最后給出了仿真結(jié)果。
　　針對

3、空間飛行器實(shí)際攜帶燃料有限的情況，采用最優(yōu)化方法求取能耗最優(yōu)的轉(zhuǎn)移軌跡。本文以末值狀態(tài)，轉(zhuǎn)移時間和能耗指標(biāo)等作為約束條件，給出了最優(yōu)能耗轉(zhuǎn)移軌道的設(shè)計(jì)方法，得到基于連續(xù)速度脈沖機(jī)動的轉(zhuǎn)移軌道，減小了軌道轉(zhuǎn)移過程中的能量消耗。針對實(shí)際航天任務(wù)中，連續(xù)脈沖機(jī)動應(yīng)用受限，本文給出非線性規(guī)劃方法，優(yōu)化出最優(yōu)能耗的相鄰速度脈沖點(diǎn)的時間間隔，最后給出了仿真結(jié)果并與前面的多脈沖機(jī)動作了對比分析。
　　針對追蹤航天器相對目標(biāo)航天器的自然繞飛軌跡捕