本文關(guān)鍵詞：空間交會遠程導引變軌任務規(guī)劃，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 交會對接技術(shù)是我國載人航天工程二期需要掌握的關(guān)鍵技術(shù),遠程導引變軌任務規(guī)劃是交會對接軌道設計與控制的關(guān)鍵問題之一。本文以解決遠程導引軌道設計與控制問題為目的,系統(tǒng)研究了遠程導引變軌任務事前規(guī)劃、實時規(guī)劃及軌道重構(gòu)規(guī)劃問題,主要研究成果如下: 研究了考慮工程實際約束的遠程導引變軌任務事前規(guī)劃策略。1)根據(jù)Gauss攝動方程特性制定了特殊點變軌方案,通過對設計變量進行分組,提出了粗求解器與細求解器組合的簡單迭代求解策略;2)基于近圓偏差線性方程提出了綜合變軌兩層規(guī)劃模型,上層問題采用了并行模擬退火算法與序列二次規(guī)劃算法相結(jié)合的混合求解策略,下層問題使用了基于可行域最速下降的線性迭代求解策略;3)通過將軌道圓化機動執(zhí)行位置增加為設計變量,制定了修正特殊點變軌方案,并提出了兩種不同的求解策略,包括非線性數(shù)值規(guī)劃求解策略和基于近圓偏差線性方程非線性解的迭代求解策略。通過對攝動軌道遠程導引問題的求解,測試和驗證了提出的三種事前規(guī)劃策略。 研究了減小軌道偏差影響的遠程導引變軌任務實時規(guī)劃策略。1)應用試驗設計方法分析了遠程導引主要誤差影響的敏感度,并使用近圓偏差線性方程對分析結(jié)果進行了解釋;2)根據(jù)誤差對終端條件的影響關(guān)系及各變軌方案的特點,制定了特殊點變軌實時規(guī)劃方案并提出了簡單迭代求解策略,制定了綜合變軌實時規(guī)劃方案并提出了線性迭代求解策略,制定了修正特殊點變軌實時規(guī)劃方案并提出了基于線性迭代和非線性數(shù)值規(guī)劃的求解策略;3)采用Monte Carlo仿真分析了綜合變軌和修正特殊點變軌在誤差影響下的終端精度。仿真結(jié)果表明根據(jù)設計的實時規(guī)劃策略,兩種變軌策略均可獲得較高的終端精度,綜合變軌終端相對位置精度與修正特殊點變軌相近,終端相對速度精度略好于修正特殊點變軌。 研究了遠程導引變軌故障后軌道重構(gòu)規(guī)劃策略。1)分析了遠程導引變軌故障后軌道重構(gòu)的主要約束條件,提出了軌道重構(gòu)設計原則;2)對無推力方向限制的重構(gòu)任務提出了基于多圈Lambert交會算法的迭代求解策略,對有推力方向限制的重構(gòu)任務提出了基于相位估計的非線性數(shù)值規(guī)劃求解策略。通過對一個發(fā)動機開啟/關(guān)閉故障后軌道重構(gòu)問題的求解,測試和驗證了提出的求解策略。 開發(fā)了遠程導引變軌任務規(guī)劃軟件。根據(jù)面向?qū)ο蟮某绦蛟O計思想,采用標準C++語言編碼,在Visual C++ 6.0環(huán)境下開發(fā)了集成論文研究成果的遠程導引變軌任務規(guī)劃軟件。 論文的研究從遠程導引問題本身特性出發(fā),根據(jù)變軌任務事前規(guī)劃、實時規(guī)劃和變軌故障后軌道重構(gòu)規(guī)劃特點,提出了系統(tǒng)的求解策略。論文的研究成果具有一定的理論和實踐價值,在我國載人航天二期交會對接軌道方案設計中得到了較充分的應用。
【關(guān)鍵詞】：交會對接 載人航天 遠程導引 軌道機動 實時規(guī)劃 故障 規(guī)劃軟件
【學位授予單位】：國防科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：V412.41
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 研究背景14-17
• 1.1.1 交會對接技術(shù)14
• 1.1.2 交會對接工程實踐發(fā)展概況14-16
• 1.1.3 遠程導引段16-17
• 1.2 遠程導引變軌任務規(guī)劃17-19
• 1.2.1 工程實際約束條件17-18
• 1.2.2 變軌任務規(guī)劃研究內(nèi)容18-19
• 1.3 遠程導引變軌任務規(guī)劃研究現(xiàn)狀19-26
• 1.3.1 理論研究19-21
• 1.3.2 工程實際研究21-25
• 1.3.3 變軌任務規(guī)劃軟件25-26
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容26-28
• 第二章 遠程導引變軌任務規(guī)劃模型及規(guī)劃算法28-41
• 2.1 引言28
• 2.2 動力學模型28-36
• 2.2.1 參考坐標系28-29
• 2.2.2 絕對軌道動力學29-30
• 2.2.3 相對軌道動力學30-36
• 2.3 變軌任務規(guī)劃模型36-38
• 2.3.1 設計變量37
• 2.3.2 約束條件37-38
• 2.3.3 目標函數(shù)38
• 2.4 規(guī)劃算法38-39
• 2.4.1 牛頓迭代法38-39
• 2.4.2 序列二次規(guī)劃算法39
• 2.5 小結(jié)39-41
• 第三章 變軌任務事前規(guī)劃41-59
• 3.1 引言41
• 3.2 特殊點變軌41-47
• 3.2.1 變軌方案41-43
• 3.2.2 規(guī)劃模型43-44
• 3.2.3 求解策略44-45
• 3.2.4 仿真算例45-47
• 3.3 綜合變軌47-54
• 3.3.1 變軌方案48
• 3.3.2 規(guī)劃模型48
• 3.3.3 求解策略48-50
• 3.3.4 參考軌道50-51
• 3.3.5 仿真算例51-54
• 3.4 修正特殊點變軌54-58
• 3.4.1 變軌方案54
• 3.4.2 規(guī)劃模型54
• 3.4.3 求解策略54-56
• 3.4.4 仿真算例56-58
• 3.5 小結(jié)58-59
• 第四章 變軌任務實時規(guī)劃59-75
• 4.1 引言59
• 4.2 主要誤差因素及誤差影響敏感度分析59-68
• 4.2.1 主要誤差因素及仿真模型59-64
• 4.2.2 基于試驗設計的誤差影響敏感度分析64-68
• 4.3 實時規(guī)劃問題及應用過程68
• 4.3.1 實時規(guī)劃問題描述68
• 4.3.2 實時規(guī)劃應用過程68
• 4.4 實時規(guī)劃策略68-71
• 4.4.1 特殊點變軌實時規(guī)劃策略69-70
• 4.4.2 綜合變軌實時規(guī)劃策略70
• 4.4.3 修正特殊點變軌實時規(guī)劃策略70-71
• 4.5 仿真算例71-74
• 4.5.1 問題配置71-72
• 4.5.2 計算結(jié)果72-74
• 4.6 小結(jié)74-75
• 第五章 變軌故障后軌道重構(gòu)規(guī)劃75-84
• 5.1 引言75
• 5.2 交會變軌故障及故障后軌道類型75-76
• 5.2.1 交會變軌故障75
• 5.2.2 故障后軌道類型75-76
• 5.3 故障后軌道重構(gòu)方案設計76-78
• 5.3.1 約束分析76-77
• 5.3.2 方案設計原則77-78
• 5.4 軌道重構(gòu)規(guī)劃求解策略78-80
• 5.4.1 基于多圈Lambert 交會算法的迭代求解策略78-79
• 5.4.2 基于相位估計的非線性數(shù)值規(guī)劃求解策略79-80
• 5.5 仿真算例80-83
• 5.5.1 問題配置81
• 5.5.2 計算結(jié)果81-83
• 5.6 小結(jié)83-84
• 第六章 遠程導引變軌任務規(guī)劃軟件84-91
• 6.1 引言84
• 6.2 軟件設計84-87
• 6.2.1 需求分析84-85
• 6.2.2 模塊設計85
• 6.2.3 核心類設計85-87
• 6.3 軟件實現(xiàn)87-88
• 6.3.1 編碼87
• 6.3.2 測試87-88
• 6.4 軟件使用88-90
• 6.5 小結(jié)90-91
• 結(jié)束語91-93
• 論文的主要研究成果91-92
• 進一步工作的展望92-93
• 致謝93-94
• 參考文獻94-98
• 作者在學期間取得的學術(shù)成果98

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 伍升鋼;侯黎強;張智斌;譚煒;李恒年;;交會對接遠程導引軌道控制狀態(tài)規(guī)劃與優(yōu)化算法[J];飛行器測控學報;2012年04期

2 姚新;;無人機提高目標定位精度方法研究[J];艦船電子工程;2011年10期

3 黃文虎;曹登慶;韓增堯;;航天器動力學與控制的研究進展與展望[J];力學進展;2012年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫海忠;何偉平;高升華;朱海洋;;基于中繼衛(wèi)星支持的交會對接遠程導引變軌設計與仿真[A];Proceedings of 14th Chinese Conference on System Simulation Technology & Application(CCSSTA’2012)[C];2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 林鯤鵬;空間站運營總體任務規(guī)劃技術(shù)研究[D];國防科學技術(shù)大學;2010年

2 周婷;空間交會接近段聯(lián)合機動及燃料優(yōu)化問題研究[D];清華大學;2010年

3 劉富榮;空間交會尋的段自主變軌故障后地面處理策略研究[D];清華大學;2010年

4 沈紅新;載人登月定點返回軌道問題研究[D];國防科學技術(shù)大學;2009年

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本文編號：350320