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载人登月绕月自由返回轨道混合-分层优化设计
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:《宇航学报》
  • 时间:0
  • 分类:V412.4[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]国防科学技术大学航天科学与工程学院,长沙410073, [2]载人航天总体研究论证中心,北京100094
  • 相关基金:国家自然科学基金(11372345); 国家重点基础研究发展计划(973计划)(2013CB733100)
中文摘要:

针对载人登月绕月自由返回飞行任务,提出一种混合-分层轨道优化设计方法。将高精度模型下强约束自由返回轨道设计问题转化为有约束非线性规划求解问题,在此基础上提出一种混合-分层优化求解策略。在双二体模型下利用差分进化算法(DE)与序列二次规划(SQP)相结合的混合优化算法快速求解了满足弱约束条件下的轨道初值问题。采用序列二次规划(SQP)构造两层迭代格式,在高精度模型和强目标约束下对初步设计轨道进行逐层修正。最后,通过仿真测试,文章所述方法的可行性与有效性得到了验证。仿真飞行结果还进一步表明该设计方法具有求解精度高、收敛速度快等优点,为探月工程任务提供了一种有效的轨道设计工具。

英文摘要:

An optimization method of trajectory design is established in this paper for manned lunar landing circumlunar free-return flight mission. The problem of designing free-return trajectory with multiple constrains under the high precise dynamic model is converted to the nonlinear bounded optimization problems. A solving strategy consisting of hybrid and two- level optimization algorithm is then proposed. Under the double two-body model, the initial trajectory with the weak constrain conditions is obtained by hybrid optimization algorithm which consists of differential evolution (DE) method and sequence quadratic program (SQP) method based on the patched-conic approach. Then a two-level initial trajectory corrective measure based on the sequence quadratic program is applied to obtain the final solution satisfying the strong engineering constrains under the high precise dynamic model. Finally, the reliability and effectiveness of the approach proposed in this paper are demonstrated by the simulation tests, and the results indicate that the proposed method has excellent convergence performance and high precision, thus can be a useful tool for manned lunar orbit design.

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期刊信息
  • 《宇航学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国宇航学会
  • 主编:杜善义
  • 地址:北京市海淀区阜成路8号主楼306
  • 邮编:100048
  • 邮箱:yhxb@vip.163.com
  • 电话:010-68768614 68767316
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1328
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2053/V
  • 邮发代号:2-167
  • 获奖情况:
  • 2006、2011年百种中国杰出学术期刊,2007年中国科协精品科技期刊工程,2006-2008年中国科技期刊优秀学术论文奖,2011年《中国精品科技期刊》称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17670