受現(xiàn)有火箭運(yùn)載能力限制,大型航天器無法一次入軌,在軌組裝成為當(dāng)前航天領(lǐng)域主要的發(fā)展方向之一。借助在軌服務(wù)航天器,能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)組裝、能源補(bǔ)充、故障修復(fù)等空間任務(wù),這些任務(wù)都迫切需要精確有效的在軌組裝技術(shù)作為支撐。以往的大規(guī)模結(jié)構(gòu)的部署,大部分是以對接的方式擴(kuò)展空間結(jié)構(gòu),復(fù)雜結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)型僅依靠各結(jié)構(gòu)單元自行機(jī)動難以構(gòu)建�，F(xiàn)有的空間機(jī)械臂等輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展,可以為在軌組裝提供更多選擇,在此基礎(chǔ)上的最優(yōu)機(jī)動路徑規(guī)劃成為在軌服務(wù)的新興研究熱點(diǎn)。本文以在軌組裝任務(wù)作為研究對象,將在軌組裝機(jī)動過程分解成軌道機(jī)動接近階段和姿態(tài)機(jī)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(jī)動過程的相對運(yùn)動建模進(jìn)行介紹。介紹了二體條件下的兩種常見相對運(yùn)動模型,為在軌組裝任務(wù)的軌道機(jī)動過程提供了較為準(zhǔn)確和高效的動力學(xué)模型。之后,簡要介紹了航天器的姿態(tài)動力學(xué)基礎(chǔ),為后續(xù)的姿態(tài)機(jī)動路徑規(guī)劃研究鋪墊理論基礎(chǔ)。第二,從動力學(xué)角度出發(fā),研究了在軌組裝任務(wù)航天器相對運(yùn)動軌跡設(shè)計。通過分析C-W方程特性,介紹了四種相對運(yùn)動軌跡類型,并給出每種類型的軌跡驅(qū)動條件。此外,介紹了在軌組裝軌道機(jī)動接近過程的制導(dǎo)律設(shè)計,給...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)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(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.2 航天器相對運(yùn)動理論研究與應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 航天器運(yùn)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(jié)構(gòu)
第2章 航天器運(yùn)動學(xué)動力學(xué)相關(guān)理論
    2.1 參考坐標(biāo)系的定義
    2.2 航天器相對運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)
        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(yùn)算
    2.4 姿態(tài)動力學(xué)基礎(chǔ)
        2.4.1 四元數(shù)描述的矢量坐標(biāo)變換
        2.4.2 基于四元數(shù)的姿態(tài)運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 航天器相對運(yùn)動軌跡設(shè)計及機(jī)動接近策略
    3.1 航天器近距離相對運(yùn)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(yùn)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(jié)
第4章 基于改進(jìn)遺傳算法的機(jī)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(yīng)度函數(shù)設(shè)計
        4.2.3 遺傳算子
    4.3 基于改進(jìn)遺傳算法的機(jī)動路徑規(guī)劃
        4.3.1 在軌組裝軌道機(jī)動接近模型
        4.3.2 針對時間位置同時優(yōu)化的算法改進(jìn)
    4.4 數(shù)學(xué)仿真及結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 在軌組裝的姿態(tài)機(jī)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(jī)動軌跡規(guī)劃
        5.2.1 約束分析
        5.2.2 姿態(tài)機(jī)動規(guī)劃過程
    5.3 數(shù)學(xué)仿真與結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3800356