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题名基于GA-BP的大气帆气动函数拟合与控制矩阵计算
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作者
林瑞
刘晓文
丁纪昕
徐明
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机构
北京航空航天大学宇航学院
北京航空航天大学沈元学院
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出处
《中国空间科学技术(中英文)》
北大核心
2025年第3期131-142,共12页
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基金
国家自然科学基金重大项目(42192582)
北京航空航天大学沈元学院卓越研究基金(230123204)。
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文摘
面向航天器低成本、特殊编队的任务需要,针对利用低轨大气阻力的帆式航天器展开研究。为验证大气帆技术的原理可行性,建立了基于仿风筝飞行器的模型。该模型利用地面牵引帆面维持滞空,模拟低轨运行环境,同时借助飞行器两侧可旋转的分布式副帆产生气动控制力矩,完成姿态位置的控制。通过对不同副帆转角和姿态下的飞行器进行气动仿真得到数据集;再使用遗传算法优化的反向传播神经网络模型算法(GA-BP算法)对仿真数据进行训练,得到气动函数的网络模型,其中各项参数的预测相关系数R2均大于0.98(除滚转力矩为0.91)。再将所得的网络模型应用于飞行器的力学平衡方程,逆向求解得到副帆转角与飞行器相对位置对应的控制矩阵。由控制矩阵及副帆转角极限规范了飞行器的安全运行范围,可为大气帆飞行器的实际控制提供参考。
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关键词
分布式大气帆
气动力
控制矩阵
遗传算法
神经网络
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Keywords
distributed atmospheric sail
aerodynamic drag
control matrix
genetic algorithms
neural networks
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分类号
V448.21
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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