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行星际小推力转移轨道分层初始设计方法
  • ISSN号:1001-0645
  • 期刊名称:北京理工大学学报
  • 时间:2012.2
  • 页码:154-159
  • 分类:V41[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]北京理工大学深空探测技术研究所,北京100081, [2]探月与航天工程中心,北京100037, [3]空间智能控制技术重点实验室,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(11102021); 国家“八六三”计划重点项目(2010AA122206); 空间智能控制技术重点实验室基金资助项目(9140C59011210HT05); 国家教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20091101120003); 2010年北京理工大学优秀青年教师资助计划
  • 相关项目:深空复杂序列微推进轨道动力学机理与优化设计方法研究
中文摘要:

针对小推力转移轨道设计问题,提出了一种结合切比雪夫多项式拟合和离散脉冲策略的分层初始设计方法.基于曲线拟合思想采用切比雪夫多项式对小推力轨道进行逼近,建立起轨道状态与时间的关系,避免了传统曲线拟合策略中时间约束的解算并舍去了速度方向假设;在全局搜索中利用低阶多项式求解边界约束得到降维解空间中的全局最优解;在此基础上,增加切比雪夫多项式的自由度并局部优化;通过脉冲离散并进一步优化求解出引入路径约束的小推力轨道.以地火交会轨道及地-火-木星借力交会轨道为例对所提方法进行了仿真验证,结果表明此方法可有效地对交会、借力轨道进行快速全局初始设计.

英文摘要:

To implement the interplanetary low-thrust transfer trajectory,a layered initial design method is proposed based on the Chebyshev polynomial theory and the multiple impulse design strategy.First,the Chebyshev polynomial is used to approach the orbital states of low-thrust orbit by fitting curve and the relationship between the states and time in three-dimensional space is established,accordingly avoiding the calculation of time constraint and having no assumption on the direction of velocity.Then,to reduce the difficulty of initial guess,low-level Chebyshev polynomial is used to solve boundary constraints in the global search.On this basis,the order of the Chebyshev polynomials is increased to improve the solution space dimension and the sequential quadratic programming is used for optimization of initial search results.Finally,adopting impulse discretization to process the consequence of the curve fitting,the low-thrust transfer trajectory design is described as a multi-variable optimization problem for solving the low-thrust orbit involving path constraint.The proposed layered method is demonstrated for an earth-Mars transfer trajectory and an earth-Mars-Jupiter transfer trajectory.Numerical results show that the method could be applied effectively to the rapid global initial design of low-thrust trajectories.

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期刊信息
  • 《北京理工大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
  • 主办单位:北京理工大学
  • 主编:黄风雷
  • 地址:北京海淀区中关村南大街5号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:blgzw@bit.edu.cn
  • 电话:010-68912326 68913988
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-0645
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2596/T
  • 邮发代号:82-502
  • 获奖情况:
  • 全国优秀高等学校自然科学学报及教育部优秀科技期...,首届国家期刊奖提名奖,中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17163