一种常值推力作用的轨道机动优化设计策略

作     者：刘将辉 彭祺擘 张海联 周建平 LIU Jianghui;PENG Qibo;ZHANG Hailian;ZHOU Jianping

作者机构：中国航天员科研训练中心北京100094 中国载人航天工程办公室北京100071 北京航空航天大学宇航学院北京100083 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2024年第45卷第3期

页      面：389-398页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：载人航天工程科技创新团队 第73批中国博士后科学基金面上资助(2023M734249) 

主　　题：三维空间轨道 轨道等待 轨道机动 常值推力 

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。