摘要：针对空间探测中连续小推力轨迹优化,总结了间接法在最优控制理论、初值估计和同伦延拓方法等方面的研究进展。首先介绍了连续小推力轨迹优化问题的建模及其相应的最优控制问题的状态方程、约束方程和性能指标,对比了两类主要优化方法,即直接法和间接法的求解思路与优缺点。随后总结了轨迹优化初步设计、间接法初值估计以及同伦延拓方面的研究进展,探讨了智能优化和深度学习在轨迹优化间接法中的应用,进一步结合当前大规模任务规划、实时最优控制等需求讨论了间接法的应用。最后,对连续小推力轨迹优化间接法的发展展望进行了总结。

摘要：针对人工太阳同步轨道的设计方法进行研究,通过施加法向连续推力调整升交点赤经(RAAN)变化率。首次推导了升交点赤经在变方向推力作用下的周期摄动平均值的精确计算公式,解决了已有近似方法对相关轨道参数的取值范围存在限制的问题,并给出了对应的轨道倾角周期摄动平均值计算公式。在分析J2项摄动对升交点赤经影响的基础上,给出了所需的法向连续推力幅值和一个轨道周期内对应的速度增量的计算方法。通过数值仿真,校验了计算公式的正确性,分析了实现人工太阳同步轨道的连续法向推力对轨道倾角的影响,给出了连续推力幅值随轨道参数的变化规律,并且提出了未来工程任务的应用建议。

摘要：针对连续推力作用下的最优轨道转移问题,在推力不变的条件下,考虑时间最优,设计了最优转移轨道和推力的作用方式。首先,建立描述连续推力轨道转移的状态方程,用变分法进行求解;然后,分别基于极小值原理和bang-bang控制原理推导出用协态变量表示的时间最优制导律,其中基于极小值原理的最优控制避开了bang-bang控制可能出现的奇异区间。由于协态变量无法求解解析解,文章采用遗传算法对协态变量进行优化求解。最后以同平面两个圆轨道为例进行了数值仿真,结果表明两种方法得到的最短时间基本相同,但采用极小值原理的最优转移轨道更加节省燃料。

摘要：针对航天器机动轨道设计问题,引入太阳帆/电推进混合推力模式(太阳帆产生径向推力,用于改变引力场的引力大小;而与此同时电推进产生切向推力),研究了混合推力作用下的基于傅里叶级数展开的轨道设计方法。首先,根据太阳帆/电推进混合推力模型,建立航天器在极坐标系下的运动模型;然后,依据傅里叶级数展开式,将轨道设计问题转化为关于傅里叶系数的非线性规划问题。另外,文中改进原有的形状轨道设计方法,研究了航天器轨道转移的时间最优问题。最后,在考虑航天器任务约束的情况下,基于该方法设计了混合推力作用下的"地球-火星"转移轨道。仿真分析了太阳光压对形状轨道设计方法产生的影响,验证了应用混合推力设计形状轨道的可行性,并且在一定范围内可以得到燃料消耗更优的航天器连续推力转移轨道,为轨道优化提供了参考依据。

摘要：文章研究了航天器在常值连续径向推力加速度作用下的运动特性。首先,基于非开普勒轨道理论,在惯性坐标系中建立了连续推力作用下航天器的动力学模型,经过推导和分析得了出在常值径向推力加速度下轨道动量矩仍保持常值,但其能量发生变化的结论。同时针对初始轨道是椭圆轨道的一般情况,分析了航天器在连续常值径向推力作用下环绕地球运动的条件,推导给出了求解逃逸点临界加速度的方程组。最后,对椭圆初始轨道和圆初始轨道的情况分别进行了分析和求解,并以仿真曲线的形式给出了不同常值加速度下轨道变化特性以及逃逸点临界加速度随轨道参数变化的特性,为机动轨道设计提供了理论参考。

摘要：早在1963年,钱学森先生在他出版的专著《星际航行概论》中阐述了星际航行研究的重要性以及电火箭技术在星际航行中的应用前景.与传统化学推进相比,高比冲电火箭或电推进技术有望为星际航行任务承载更多有效载荷以及实现更佳航行性能.与此同时,与电火箭技术应用相关的连续推力轨道分析与优化设计为航天轨道力学注入了新的研究内容,并指导着电火箭星际航行的未来发展.该文将依次介绍电火箭技术进展、连续推力轨道设计以及电火箭星际航行的综合优化问题,力图描述电火箭应用于星际航行的基本内容与实现途径以及应用于载人深空飞行的设想.

摘要：空间机动技术是实现空间操作任务的基础,具有重要的研究价值.研究了连续推力作用下航天器转移轨道设计问题,提出了一种基于虚拟中心引力场的轨道设计方法.该方法有两大特点:(1)能够将机动轨道设计问题转化为虚拟中心引力场参数的优化问题,简化了设计过程;(2)对轨道形状或推力方向、大小不做任何假定,能够应用于一般情况下的机动轨道设计.将该方法应用于航天器二维和三维的转移轨道设计,并和形状方法进行了对比分析.仿真结果分析表明,采用该方法简化了轨道设计过程,为航天器快速轨道设计提供了新思路.

摘要：为了研究磁浮系统中的恒速驱动及适时速度调节性能,根据Maxwell方程及电机的矢量控制原理,以磁浮系统中的直线感应电动机为研究对象,在其推力与初级绕组中电流矢量关系的基础上,设计了无速度传感器矢量控制器,并利用Matlab/Simulink软件验证控制器的正确性.研究结果表明:当速度在小范围内受扰动时,控制器运用电流内环、电压外环控制方式自动调节整流器的直流母线电压,调节时间小于10 ms;当控制器接收到指令速度时,改变逆变器的频率,该频率改变电机同步速,达到调速的目的,调节时间小于50 ms,表明在工频小于3个周期时,满足磁浮系统的控制要求.

摘要：第七届全国空间轨道设计竞赛乙组题目以近地轨道卫星编队的燃料最优构型重构问题为背景,要求合理设计从星的相对飞行轨迹,构建尽可能多的目标构型,并考虑燃料消耗均衡分配问题.本文介绍了该题目的解法,包括问题分析、求解方案以及相关计算结果.由于燃料最优控制问题可用能量最优控制问题近似,文中采用能量最优连续推力优化模型近似计算燃料最优控制律.首先通过优化分析两两构型之间的燃料消耗,确定了构建4种目标构型的次序;然后综合考虑构型保持时间约束以及相位约束,采用混合PSO(particle swarm optimization)算法进行全局优化;最后将影响燃料消耗指标的从星相对飞行轨迹的连续推力段转化为bang-bang控制.

摘要：研究了粒子群算法在空间飞行器连续推力轨道机动最优化问题。为优化空间飞行器轨道,给出了空间飞行器轨道机动最优化控制问题模型,运动方程用地心惯性坐标系下建立;性能指标选为轨道机动过程中时间最小;控制变量为推力攻角;终端状态受到位置和速度的约束。针对粒子群算法的缺点,提出混合粒子群算法,即将全局寻优能力强的粒子群算法和局部寻优能力强的非线性规划相结合,以提高算法的搜索精度和收敛速度,并将其应用于连续推力空间飞行器轨道机动优化之中。仿真表明混合粒子群算法对于空间飞行器远程机动轨道初始参数取值不敏感,具有一定的鲁棒性,生成的轨道能够较好地满足各种约束条件,并可以应用于空间飞行器连续推力轨道最优机动问题的求解。