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基于hp伪谱同伦凸优化的火箭垂直回收在线轨迹规划方法
被引量：
13
1
作者
郭杰
相岩
+2 位作者
王肖
史鹏飞
唐胜景
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期603-614,共12页
针对可重复使用运载火箭垂直回收轨迹优化问题,提出了一种带有最优终端时间估计策略的hp伪谱同伦凸优化在线轨迹规划算法。首先,考虑状态约束和过程约束的非凸性,采用无损凸化处理推力幅值约束;然后,结合同伦方法与不动点迭代思想将气...
针对可重复使用运载火箭垂直回收轨迹优化问题,提出了一种带有最优终端时间估计策略的hp伪谱同伦凸优化在线轨迹规划算法。首先,考虑状态约束和过程约束的非凸性,采用无损凸化处理推力幅值约束;然后,结合同伦方法与不动点迭代思想将气动力与非凸质量约束转化为线性时变剖面,完成问题凸化;进一步基于hp flipped Radau伪谱法对问题进行离散化处理,将最优控制问题转化为参数优化问题,进而采用原-对偶内点法求解;最后,为进一步减少燃料消耗,提升经济效益,考虑最优终端时间难以在线确定的问题,结合解析推导与二次插值法,设计了最优终端时间快速估计策略。仿真结果表明所设计的轨迹优化算法最优终端时间估计速度快,收敛性能良好,具有较高的精度和计算效率,具备在线应用的潜力。
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关键词
运载火箭
垂直回收
轨迹优
化
无损凸化
同伦方法
伪谱法
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职称材料
航天器近距离小推力抵近轨迹优化方法
2
作者
侯锐
唐蕊
+1 位作者
韩宏伟
黄攀峰
《宇航学报》
2025年第8期1555-1564,共10页
近年来,随着在轨卫星数量的急剧增加,面向空间目标在轨服务的抵近操作成为航天器操控任务的重要阶段。同时,随着电推进技术的迅速发展,高效能小推力机动逐渐成为当前轨道机动的主要形式。针对空间目标近距离抵近交会/飞越任务需求,提出...
近年来,随着在轨卫星数量的急剧增加,面向空间目标在轨服务的抵近操作成为航天器操控任务的重要阶段。同时,随着电推进技术的迅速发展,高效能小推力机动逐渐成为当前轨道机动的主要形式。针对空间目标近距离抵近交会/飞越任务需求,提出了基于凸优化的小推力抵近轨迹快速优化设计方法。首先,针对近距离小推力抵近过程中的非线性动力学,通过模型假设和参数近似来线性化。然后,针对推力矢量带来的二阶等式约束,给出了基于参数正则策略实现约束边界激活,从而实现了无损凸化。之后,为了增强小推力轨迹优化问题的收敛性,构建了基于终端约束松弛的罚函数项,提升了轨迹优化算法的鲁棒性。最后,分别给出了面向目标交会和飞越任务的抵近轨迹数值仿真结果,验证了该算法的有效性。此方法可以快速得到最优小推力抵近轨迹,能够应用于未来空间目标在轨服务中在线决策与制导开环设计。
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关键词
空间目标抵近
小推力机动
凸
优
化
无损凸化
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职称材料
题名
基于hp伪谱同伦凸优化的火箭垂直回收在线轨迹规划方法
被引量：
13
1
作者
郭杰
相岩
王肖
史鹏飞
唐胜景
机构
北京理工大学宇航学院
飞行器动力学与控制教育部重点实验室
中国运载火箭技术研究院
北京航天自动控制研究所
出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期603-614,共12页
基金
上海航天科技创新基金(SAST201711)。
文摘
针对可重复使用运载火箭垂直回收轨迹优化问题,提出了一种带有最优终端时间估计策略的hp伪谱同伦凸优化在线轨迹规划算法。首先,考虑状态约束和过程约束的非凸性,采用无损凸化处理推力幅值约束;然后,结合同伦方法与不动点迭代思想将气动力与非凸质量约束转化为线性时变剖面,完成问题凸化;进一步基于hp flipped Radau伪谱法对问题进行离散化处理,将最优控制问题转化为参数优化问题,进而采用原-对偶内点法求解;最后,为进一步减少燃料消耗,提升经济效益,考虑最优终端时间难以在线确定的问题,结合解析推导与二次插值法,设计了最优终端时间快速估计策略。仿真结果表明所设计的轨迹优化算法最优终端时间估计速度快,收敛性能良好,具有较高的精度和计算效率,具备在线应用的潜力。
关键词
运载火箭
垂直回收
轨迹优
化
无损凸化
同伦方法
伪谱法
Keywords
Launch vehicles
Vertical recovery
Trajectory optimization
Lossless convexification
Homotopic approach
Pseudospectral method
分类号
V448.1 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
航天器近距离小推力抵近轨迹优化方法
2
作者
侯锐
唐蕊
韩宏伟
黄攀峰
机构
西北工业大学航天学院
出处
《宇航学报》
2025年第8期1555-1564,共10页
基金
微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室开放基金(MS02240110)。
文摘
近年来,随着在轨卫星数量的急剧增加,面向空间目标在轨服务的抵近操作成为航天器操控任务的重要阶段。同时,随着电推进技术的迅速发展,高效能小推力机动逐渐成为当前轨道机动的主要形式。针对空间目标近距离抵近交会/飞越任务需求,提出了基于凸优化的小推力抵近轨迹快速优化设计方法。首先,针对近距离小推力抵近过程中的非线性动力学,通过模型假设和参数近似来线性化。然后,针对推力矢量带来的二阶等式约束,给出了基于参数正则策略实现约束边界激活,从而实现了无损凸化。之后,为了增强小推力轨迹优化问题的收敛性,构建了基于终端约束松弛的罚函数项,提升了轨迹优化算法的鲁棒性。最后,分别给出了面向目标交会和飞越任务的抵近轨迹数值仿真结果,验证了该算法的有效性。此方法可以快速得到最优小推力抵近轨迹,能够应用于未来空间目标在轨服务中在线决策与制导开环设计。
关键词
空间目标抵近
小推力机动
凸
优
化
无损凸化
Keywords
Approaching for space targets
Low-thrust maneuvering
Convex optimization
Lossless convexification
分类号
V249 [航空宇航科学技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于hp伪谱同伦凸优化的火箭垂直回收在线轨迹规划方法
郭杰
相岩
王肖
史鹏飞
唐胜景
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
13
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
航天器近距离小推力抵近轨迹优化方法
侯锐
唐蕊
韩宏伟
黄攀峰
《宇航学报》
2025
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