应用直接配置非线性规划法求解最优气动辅助轨道转移 被引量：8

1

作者 陈洪波 杨涤 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2006年第5期1-7,共7页

首先研究了一种求解轨迹最优化问题的直接方法,即直接配置非线性规划方法(DCNLP),该方法使用分段的多项式来代表系统中的状态变量和控制变量,并通过配置来满足系统微分方程,最终将最优控制问题转化成非线性规划问题。然后将该技术应用... 首先研究了一种求解轨迹最优化问题的直接方法,即直接配置非线性规划方法(DCNLP),该方法使用分段的多项式来代表系统中的状态变量和控制变量,并通过配置来满足系统微分方程,最终将最优控制问题转化成非线性规划问题。然后将该技术应用到异面气动辅助转移问题中,通过采用大气外轨道预调整方案,增加了大气入口速度,针对大气内飞行的动力学方程,建立极小时间性能指标,将最省燃料指标转化为相应的最佳入口、出口条件。最后针对形成的最优控制问题,应用DCNLP方法进行求解,成功地得到了大气飞行最优轨迹。 展开更多

关键词 非线性规划 最优控制 气动辅助 轨道转移

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气动辅助异面变轨问题中近最优导引律解法

2

作者 付秋军 杨旭 +1 位作者 崔祜涛 杨涤 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期183-185,共3页

研究了异面低地轨道（ＬＥＯ－ＬＥＯ）变轨过程中，气动辅助轨道转移飞行器（简称ＡＯＴＶ）在大气内飞行的最优闭环导引律的一种设计方法．对气动辅助轨道转移飞行器大气内飞行的动力学模型进行合理的简化和近似，将ＡＯＴＶ燃料最省... 研究了异面低地轨道（ＬＥＯ－ＬＥＯ）变轨过程中，气动辅助轨道转移飞行器（简称ＡＯＴＶ）在大气内飞行的最优闭环导引律的一种设计方法．对气动辅助轨道转移飞行器大气内飞行的动力学模型进行合理的简化和近似，将ＡＯＴＶ燃料最省的指标转化为大气出口速度极大条件的性能指标，然后应用最优控制理论，经数学推导得到了控制变量与飞行器状态的解析关系，即ＡＯＴＶ近最优导引律．数学仿真验证了所设计的导引律是正确可行的． 展开更多

关键词 气动辅助轨道转移 最优控制 导引律 飞行器 动力学 AOTV

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典型任务气动辅助变轨节省燃料的条件分析 被引量：1

3

作者 刘刚 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2013年第5期4-6,共3页

对HEO-LEO(高地轨道-低地轨道)共面变轨和HEO-LEO异面变轨两个典型任务剖面进行了分析。通过引入理想气动辅助变轨假设,比较了气动辅助变轨和直接变轨所需的速度增量,得出气动辅助变轨节省燃料的条件。

关键词 气动辅助变轨 节省燃料

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气动辅助异面变轨在多碎片清除中的应用分析

4

作者 闫瑞东 王荣兰 +2 位作者 刘四清 师立勤 龚建村 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期105-113,共9页

碎片清除飞行器异面变轨需要消耗大量燃料.从气动辅助异面变轨优化设计及被清除碎片轨道高度差值、倾角差值等参数对变轨性能的影响出发,比较分析了优化气动辅助异面变轨与双脉冲霍曼轨道转移的燃料节约量,研究了不同轨道高度差对于实... 碎片清除飞行器异面变轨需要消耗大量燃料.从气动辅助异面变轨优化设计及被清除碎片轨道高度差值、倾角差值等参数对变轨性能的影响出发,比较分析了优化气动辅助异面变轨与双脉冲霍曼轨道转移的燃料节约量,研究了不同轨道高度差对于实施气动辅助变轨燃料节约量的影响.当地球静止轨道(GEO)与低地轨道(LEO)间气动辅助变轨优化速度增量约为1.55 km·s^(-1)、质量面积比172 kg·m^(-2)、比冲310 s、轨道倾角变化16°时,燃料节约率约为45%.对比研究了不同轨道高度差LEO轨道间实施气动辅助变轨的燃料节约情况.结果表明:随着轨道高度的增加,气动辅助优化效率逐渐降低;在相同高度轨道间实施异面变轨,随着轨道倾角的增加,气动辅助变轨燃料节约率先增大后减小,倾角改变量约为20°时,燃料节约率最大;当轨道倾角为5°时,采用气动辅助变轨和双脉冲变轨的燃料消耗量相同. 展开更多

关键词 多碎片清除 气动辅助变轨 轨道设计

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光盘注塑模具气动辅助脱模机构的设计与应用

5

作者 余蔚荔 《液压与气动》 北大核心 2007年第8期11-12,共2页

介绍了光盘注塑模具中气动辅助脱模机构的应用原理与设计方法,该机构有效地减少了光盘脱模时的变形,大大提高了加工精度和生产率。

关键词 光盘 气动辅助脱模 真空状态

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UKF参数估计在航天器气动辅助变轨问题中的应用 被引量：1

6

作者 本立言 谢祥华 张锐 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1044-1050,共7页

为快速精确地求解气动辅助变轨问题,提出一种基于无损卡尔曼滤波(UKF)参数估计的数值求解方法。首先,针对气动辅助变轨问题,利用极大值原理将其转化为对应的两点边值问题;然后,以协态变量的初值作为估计参数,以末端条件为期望观测值,将... 为快速精确地求解气动辅助变轨问题,提出一种基于无损卡尔曼滤波(UKF)参数估计的数值求解方法。首先,针对气动辅助变轨问题,利用极大值原理将其转化为对应的两点边值问题;然后,以协态变量的初值作为估计参数,以末端条件为期望观测值,将该两点边值问题转化为参数估计问题,并应用UKF滤波算法求解。该算法基于估计理论,避免了计算传统数值方法所需要的梯度矩阵,同时克服了猜测协态变量初值的困难,降低了求解气动辅助变轨问题的难度。数值仿真表明,该算法结构简单,求解效率高,具有良好的鲁棒性。 展开更多

关键词 航天器 气动辅助变轨 两点边值问题 无损卡尔曼滤波 参数估计

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火星采样返回气动辅助变轨研究进展

7

作者 魏昊功 孙泽洲 +3 位作者 李齐 肖志祥 李志辉 马彬 《深空探测学报(中英文)》 2025年第3期229-240,共12页

为降低火星采样返回任务近火制动推进剂消耗,研究了利用火星大气的气动辅助变轨技术可行性。系统调研了国外大气制动与大气捕获技术工程应用与研究现状,深入分析了关键技术,包括轨道策略设计、气动力/热环境分析、大气环境建模、在轨测... 为降低火星采样返回任务近火制动推进剂消耗,研究了利用火星大气的气动辅助变轨技术可行性。系统调研了国外大气制动与大气捕获技术工程应用与研究现状,深入分析了关键技术,包括轨道策略设计、气动力/热环境分析、大气环境建模、在轨测量与控制策略及捕获走廊与防热结构设计。分析发现大气制动技术成熟,可节约速度增量约1.2 km/s,减速构型轴向力系数1.9~2.0,表面热流密度不超过8.21 kW/m^(2);对于未来火星采样返回任务,大气制动是当前最具技术可行性的途径,实施中需重点关注探测器减速效能、稳定性与气动热防护,并辅以在轨监测;同时,大气捕获需针对性开展捕获走廊优化,突破可展开式防热结构等难点(如专用防热罩气动外形设计及可展开结构验证)。本研究为任务工程实施提供了关键技术参考。 展开更多

关键词 气动辅助变轨 大气制动 大气捕获 火星大气 火星采样返回

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过载限制下气动力辅助变轨的最优解与平衡滑行解 被引量：4

8

作者 吴德隆 彭伟斌 张海联 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2003年第4期1-6,共6页

基于庞特里亚金最大值原理 ,获得了最优飞行轨迹中升力系数和滚转角的表达式以及平衡滑行解。平衡滑行中航迹角很小并且保持近似恒定。在数值优化计算中 ,初始值的估计是非常困难的。由于平衡滑行附近的近似解与精确最优解是很接近的 ,... 基于庞特里亚金最大值原理 ,获得了最优飞行轨迹中升力系数和滚转角的表达式以及平衡滑行解。平衡滑行中航迹角很小并且保持近似恒定。在数值优化计算中 ,初始值的估计是非常困难的。由于平衡滑行附近的近似解与精确最优解是很接近的 ,这意味着可以以平衡滑行解作为优化分析中的初始值 ,从而克服了初始值估计的难题。 展开更多

关键词 航天器轨道 优化分析 气动辅助变轨 平衡滑行

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气动-引力辅助转移轨道研究及在星际探测中的应用 被引量：5

9

作者 乔栋 崔祜涛 +1 位作者 崔平远 栾恩杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期541-546,共6页

借力飞行是减小星际探测任务发射能量和总的速度增量的有效途径,然而,借力飞行前后,探测器速度矢量转角的变化往往受到借力星体体积、质量等因素的影响,而不能达到理想的要求。若在借力飞行中引入气动辅助变轨,即气动-引力辅助转移(AGA)... 借力飞行是减小星际探测任务发射能量和总的速度增量的有效途径,然而,借力飞行前后,探测器速度矢量转角的变化往往受到借力星体体积、质量等因素的影响,而不能达到理想的要求。若在借力飞行中引入气动辅助变轨,即气动-引力辅助转移(AGA),则这一问题可以得到有效解决。现通过对AGA转移轨道的分析,给出了AGA转移轨道设计的拼接条件,此拼接条件是对AGA转移轨道进行设计和分析的重要准则。同时还以探测Ivar小行星为例,提出了一种将绘制等高线图和圆锥曲线拼接相结合的设计AGA转移轨道的方法,并给出了设计探测Ivar小行星转移轨道的参数。数值计算表明:AGA转移方法不但可以降低远程星际探测任务的发射能量和总的速度增量,而且可以找到更多的探测机会。 展开更多

关键词 借力飞行 气动-引力辅助转移 轨道拼接条件 轨道设计 小行星探测

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气动力辅助椭圆轨道转移技术研究 被引量：2

10

作者 符俊 蔡洪 张士峰 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期64-71,共8页

研究了两种共面椭圆轨道最优转移方法——基于单纯推力的双脉冲对称转移和基于气动力辅助变轨技术的协同机动方法。推导了双脉冲对称转移问题中转移椭圆轨道的求解公式,采用遗传算法求解最优变轨点位置,给出了变轨脉冲的计算方法。将气... 研究了两种共面椭圆轨道最优转移方法——基于单纯推力的双脉冲对称转移和基于气动力辅助变轨技术的协同机动方法。推导了双脉冲对称转移问题中转移椭圆轨道的求解公式,采用遗传算法求解最优变轨点位置,给出了变轨脉冲的计算方法。将气动力辅助对称转移过程分为3段:真空飞行段、大气飞行段、真空飞行段。以能量最小为性能指标,将大气飞行段轨迹优化问题转化为标准最优控制问题模型,并利用Gauss伪谱法进行求解,得到"巡航+滑行+巡航+滑行"的大气最优飞行轨迹。最后对两种转移方法进行详细比较,指出初始椭圆轨道近地点越接近大气层,气动力辅助对称转移方法比双脉冲对称转移方法越节省能量。 展开更多

关键词 气动力辅助变轨 对称转移 协同机动 遗传算法 最优控制 高斯伪谱法 航天器

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航天器异面气动力辅助变轨大气飞行段的最优轨迹 被引量：3

11

作者 李小龙 陈士橹 杨旭 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第2期1-5,共5页

本文研究航天器利用气动力辅助变轨实现由远地轨道向近地轨道异面转移问题，就航天器利用大气飞行实现减速及轨道平面机动提出了一种考虑过程约束存在时的优化设计方法。通过方案设计将函数优化问题转换成参数优化问题，并利用美国航天... 本文研究航天器利用气动力辅助变轨实现由远地轨道向近地轨道异面转移问题，就航天器利用大气飞行实现减速及轨道平面机动提出了一种考虑过程约束存在时的优化设计方法。通过方案设计将函数优化问题转换成参数优化问题，并利用美国航天飞机数据进行了模拟计算，得到满意结果。 展开更多

关键词 气动力辅助变轨 轨道转移 航天器轨道

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气动-引力辅助轨道机动轨迹优化方法 被引量：2

12

作者 张万里 王常虹 +1 位作者 夏红伟 解伟男 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期167-174,共8页

为使航天器在星际航行中实现轨道机动且有效节省燃料,建立了AGA(aero-gravity assist)机动的动力学方程和性能指标函数,给出终端约束和路径约束条件,用拟谱法将连续两点边值问题转换为等价的非线性规划问题,应用SNOPT软件求出飞行器最... 为使航天器在星际航行中实现轨道机动且有效节省燃料,建立了AGA(aero-gravity assist)机动的动力学方程和性能指标函数,给出终端约束和路径约束条件,用拟谱法将连续两点边值问题转换为等价的非线性规划问题,应用SNOPT软件求出飞行器最大化日心速度和最小化日心速度对应的最优轨迹,最后对轨迹优化算法进行了仿真,得出在热流速率峰值约束下的最优轨迹变化规律.结果表明,节点数为40时,最大速度偏差为0.009 m/s,满足收敛精度要求;与引力辅助轨道机动相比,极大化日心速度增大了8.02%,极小化日心速度减小了32.26%,相应偏转角分别增加了42.74°和68.40°;与无热流速率约束情况相比,最大热流速率峰值为500 W/(cm2.s)时,飞行器进入大气的深度、日心速度和偏转角分别减少6.35 km、93 m/s和6°. 展开更多

关键词 气动-引力辅助 拟谱法 轨迹优化 日心速度 非线性规划

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气动力辅助异面变轨可达范围的判别方法 被引量：2

13

作者 林西强 张育林 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 2000年第2期7-10,共4页

航天器进行气动力辅助异面变轨时 ,确定可达范围 (变轨结束时的倾角和升交点赤经 )是一个十分重要的问题。文中利用坐标变化法 ,得到了由初始轨道倾角为 0时的倾角改变量 ,确定任意初始倾角下可达范围的公式 。

关键词 气动力辅助变轨 可达性 坐标变换 航天器 判别

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航天器气动力辅助轨道转移轨迹优化问题研究 被引量：1

14

作者 张万里 王常虹 +1 位作者 夏红伟 解伟男 《空间控制技术与应用》 2010年第3期26-32,共7页

针对航天器共面及异面气动辅助轨道转移的轨迹优化问题,利用高斯拟谱法将原始连续两点边值问题离散化并转化为等价的非线性规划问题,应用SNOPT算法对此非线性规划问题进行求解.同时分析了对应于不同变轨角度时大气内飞行轨迹、飞行速度... 针对航天器共面及异面气动辅助轨道转移的轨迹优化问题,利用高斯拟谱法将原始连续两点边值问题离散化并转化为等价的非线性规划问题,应用SNOPT算法对此非线性规划问题进行求解.同时分析了对应于不同变轨角度时大气内飞行轨迹、飞行速度以及热流峰值的变化规律. 展开更多

关键词 气动力辅助轨道转移 拟谱法 轨迹优化

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气动力辅助异面变轨控制研究 被引量：1

15

作者 林西强 张育林 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2000年第6期8-14,29,共8页

研究了利用气动力辅助异面变轨时的控制问题。从分析系统方程的特点出发 ,将整个控制过程分为两部分 :第一部分是一个跟踪问题 ;第二部分为一高度调节问题。选用变结构控制方法 ,控制求解时使用了优化趋近法。

关键词 大气辅助变轨 气动力辅助异面变轨控制 航天器 轨道控制

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近地点高度对气动力辅助异面变轨性能的影响 被引量：1

16

作者 林西强 张育林 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2000年第2期14-19,共6页

研究了利用气动力辅助异面变轨时初始降轨段的近地点高度对变轨性能的影响 ;利用序列二次规划方法 ,考虑了最大热流限制 ,通过对最大倾角改变量和最少特征速度两类问题的优化计算 ,指出随着近地点高度的增加 ,变轨调节能力下降 ,对初值... 研究了利用气动力辅助异面变轨时初始降轨段的近地点高度对变轨性能的影响 ;利用序列二次规划方法 ,考虑了最大热流限制 ,通过对最大倾角改变量和最少特征速度两类问题的优化计算 ,指出随着近地点高度的增加 ,变轨调节能力下降 ,对初值的鲁棒性变差 ;而所需最少特征速度与要求的倾角改变量有关 。 展开更多

关键词 大气助推变轨 近地点高度 气动力辅助异面变轨

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气动力辅助变轨的制导研究进展 被引量：1

17

作者 吴德隆 彭伟斌 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2003年第6期25-31,共7页

作为低成本飞行的气动力辅助变轨是当前和未来的空间和星际探测任务的一个重要策略。基于最优变轨的精度、稳定性和鲁棒性的要求 ,促进了大气飞行的制导发展。尽管最优变轨要遵循性能指标、控制余度或性能和控制余度的组合指标要求来进... 作为低成本飞行的气动力辅助变轨是当前和未来的空间和星际探测任务的一个重要策略。基于最优变轨的精度、稳定性和鲁棒性的要求 ,促进了大气飞行的制导发展。尽管最优变轨要遵循性能指标、控制余度或性能和控制余度的组合指标要求来进行 ,但是实际上可把变轨弧段分成两部分 ,再入后可采用平衡滑行 ,以获得最佳性能要求 ;逸出前的弧段则采用升力降的轨道 ,可增大逸出后近地点的高度 ,而使在希望到达的远地点的速度冲量最小。按照这种升力调制控制原则 ,讨论了 3种制导方法 :即预测校正法、显式制导法和能量控制器法 。 展开更多

关键词 气动力辅助变轨 制导方法 预测校正法 显式制导法 能量控制器法 控制余度

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气动-引力辅助轨道机动的拟谱法反馈制导律

18

作者 张万里 王常虹 +1 位作者 夏红伟 解伟男 《控制工程》 CSCD 北大核心 2012年第3期467-471,522,共6页

气动-引力辅助轨道机动相对于独立的引力辅助轨道机动而言能实现更大更灵活的速度偏转角同时减少燃料消耗。利用拟谱法设计出开环最优轨迹。对于飞行过程中的制导问题,根据拟谱法实现速度快结果精确的优点,将飞行时间按照等距及变间距分... 气动-引力辅助轨道机动相对于独立的引力辅助轨道机动而言能实现更大更灵活的速度偏转角同时减少燃料消耗。利用拟谱法设计出开环最优轨迹。对于飞行过程中的制导问题,根据拟谱法实现速度快结果精确的优点,将飞行时间按照等距及变间距分段,对每个独立时段采用实时在线轨迹生成的方法得到这一时间范围的最优轨迹,通过不断的轨迹更新实现飞行中对参数扰动等因素的抑制作用,结果显示采用变间距节点对干扰抑制效果有所增强。同时采用预留时间裕度的方式,可以较好地解决制导过程中在线最优化轨迹生成所需少量计算时间导致的制导偏差问题。 展开更多

关键词 气动-引力辅助 拟谱法 在线轨迹生成 时间裕度 制导偏差

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一种能自锁的气动辅助支承

19

作者 李兰英 王金涛 段洪珍 《机械工艺师》 CSCD 2000年第8期37-37,共1页

关键词 摩托车发动机箱体 自锁 气动辅助支承

原文传递

气动引力辅助的火星自由返回轨道设计方法 被引量：1

20

作者 夏时宇 徐波 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期258-265,共8页

为更准确地描述大气飞行过程,提出一种三段式大气飞行模型,将大气飞行段分为下降段、平飞段和上升段,使用大气飞行角和航迹角描述飞行过程,并建立了相应的计算模型。对"地球-火星-地球"、"地球-火星-金星-地球"和&q... 为更准确地描述大气飞行过程,提出一种三段式大气飞行模型,将大气飞行段分为下降段、平飞段和上升段,使用大气飞行角和航迹角描述飞行过程,并建立了相应的计算模型。对"地球-火星-地球"、"地球-火星-金星-地球"和"地球-金星-火星-地球"自由返回轨道序列的优化结果表明,三段式模型可以准确描述气动引力辅助过程,同时气动引力辅助技术可以有效提升自由返回轨道性能,如减少转移时间,降低燃料消耗等。 展开更多

关键词 气动引力辅助 自由返回轨道 动力学模型 轨道设计

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