摘要：针对失控翻滚目标逼近控制问题进行了研究,设计了增广比例导引律控制器。首先在追踪器视线旋转坐标系上建立了追踪器与逼近点的三维相对运动方程,分析了失控翻滚目标的姿态运动特性,在传统真比例导引律基础上引入对逼近点视线方向的控制,采用基于反馈线性化的增广比例导引律对追踪器进行控制。通过数值仿真验证了所设计的增广比例导引律的正确性和良好的控制性能。

摘要：针对失控航天器在空间中自由翻滚的情况,研究追踪器对失控翻滚目标逼近的位置和姿态六自由度耦合控制问题。建立追踪器与目标器相对运动的姿轨一体化动力学模型,设计追踪器逼近过程的标称轨迹和标称姿态。综合考虑系统不确定性和外部干扰,设计无抖振的神经网络自适应滑模控制器。将滑模控制与神经网络逼近相结合,采用径向基函数(RBF)神经网络对系统未知部分进行自适应逼近。由Lyapunov方法导出神经网络自适应律,通过自适应权重的调节保证整个闭环系统的稳定性。数值模拟实例说明了所设计的标称轨迹和标称姿态的合理性,同时验证了神经网络自适应滑模控制器的有效性。

摘要：针对失控翻滚目标任意位置悬停的控制问题进行研究。在目标器轨道坐标系下建立任意偏心率的三维相对运动方程,并分析失控翻滚目标的姿态运动特性。将悬停问题解耦为三个通道的二维模糊控制问题,并以x通道为例进行Mamdani型模糊控制器设计。确定相应的模糊子集、隶属度函数以及模糊控制规则表,采用面积中心法解模糊化。通过数值仿真验证了模糊控制器的控制性能。

摘要：针对载人月球极地探测任务,采用一种自由返回轨道与三脉冲机动轨道相结合的地月转移轨道方案。关于自由返回轨道部分的设计,建立了基于近月点伪参数的两段拼接模型,采用一种考虑地球扁率修正的改进多圆锥截线法进行求解,仿真结果显示改进的多圆锥截线法具有更高的求解精度,可为精确设计提供更好的初值;关于三脉冲机动轨道部分的设计,基于混合轨道模型,采用特殊点变轨和Lambert算法相结合的方法进行计算,仿真结果显示该方法能够有效地降低速度增量的消耗。最后,通过大量的仿真计算,对轨道的速度增量特性进行了分析。研究结论可为未来载人月球极地探测地月转移轨道方案的设计提供重要参考。

摘要：研究了追踪航天器逼近无控旋转目标航天器的安全制导问题,逼近过程中,追踪航天器需要躲避空间中的障碍物,同时需要避免与目标航天器的太阳能电池帆板和天线等附件发生碰撞。建立了视线坐标系下的两航天器间的相对运动方程,采用四元数描述目标航天器的姿态运动。将参考位置设为引力源,设计了吸引势函数。针对安全逼近问题,建立了球面安全区和锥面安全走廊,设计了安全势函数。将障碍物假设为具有一定半径的球体,设计了障碍物势函数。吸引势函数、安全势函数和障碍物势函数一起组成了混合势函数。为了解决整个势场中除参考位置外还可能存在其他局部极小点问题,对混合势函数进行了修正,保证参考位置位于混合势函数的最低点。利用Lyapunov稳定性理论对混合势函数进行了稳定性分析,推得符合要求的控制加速度,使追踪航天器沿着混合势函数的负梯度方向逼近无控旋转目标航天器。最后通过数值仿真验证了该方法的有效性。

摘要：研究了考虑航天器交会逼近轨迹安全的超快速逼近策略和轨道控制方法。在超快速逼近方面,为了解决超快速逼近和轨迹被动安全的矛盾,提出瞄准偏置点概念。交会逼近时追踪航天器先以被动安全速度向瞄准偏置点快速逼近,再由瞄准偏置点向终端瞄准点逼近。在轨道控制方面,将超快速逼近过程中分别设计解耦后三通道的模糊控制器,对轨道各方向进行独立控制。仿真结果表明,在保证交会逼近过程安全性和逼近终端精度的前提下,文中方法不仅可以适应初始速度较大约束,而且可将交会逼近时间减少为传统逼近方法的20%。

摘要：针对载人登月任务中的应急返回问题,对基于三脉冲变轨的方案进行优化设计。以圆型限制性三体问题(circular restricted three body problem,CR3BP)模型为基础,采用球坐标形式的月球返回运动模型。考虑环月轨道面、月球最小安全距离、终端近地距等约束,采用MultiStart算法对月地应急返回轨道进行全局优化。通过大量的计算仿真,验证了所提算法的有效性和可行性,并分析了不同轨道参数对性能指标的影响。研究结论对未来载人登月应急返回方案的设计具有重要的参考价值。

摘要：针对常值推力作用的航天器轨道机动优化设计问题开展研究,推导了航天器三维空间轨道机动动力学模型,对动力学模型各参数进行无量纲化处理以防止计算过程中出现奇异。提出了一种先轨道等待再轨道机动的优化设计策略,航天器先在初始轨道上无动力飞行一段时间进行轨道等待,然后寻找一个最优时刻施加推力再进行轨道机动。该策略将航天器的最优等待时刻和轨道机动过程中的最优控制量作为整体统一进行优化。通过基于分段积分技术的多重直接打靶法将原先复杂的轨迹优化设计问题转化为每个子时间区间的非线性规划问题,采用内点法进行求解。仿真验证了本文优化设计策略的有效性。

摘要：针对载人飞船月地返回飞行任务,提出一种基于双重优化算法的两层串行求解策略。轨道初步设计阶段,在改进的双二体模型下采用差分进化算法与序列二次规划算法相互补的双重优化算法进行轨道初值的求解。高精度修正阶段,在高精度模型下利用序列二次规划算法修正了初步设计的结果。仿真算例的结果验证了该策略的有效性和可行性,并显示出求解精度高、收敛性好的特点。最后,利用该方法进行了大量的仿真计算,对月地返回轨道可达域、速度增量等轨道特性展开了分析。

摘要：研究了含有系统不确定性和外部干扰的追踪器相对失控翻滚目标悬停的六自由度耦合控制问题。首先,在追踪器本体坐标系中建立了非线性的六自由度耦合的一体化动力学模型,将悬停控制问题转化为相对位置和相对姿态控制问题。再基于模糊逼近原理设计了一种自适应的模糊滑模控制器,该控制器能够有效克服系统的模型不确定性和外部干扰的影响,并能消除传统的抖振问题。由Lyapunov方法导出了模糊自适应律并证明了闭环系统的稳定性。数值仿真验证了所提的自适应模糊滑模控制器的有效性。