国家自然科学基金(10802064)
- 作品数：10 被引量：47H指数：4
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- 相关机构：西北工业大学中国人民解放军96363部队更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术更多>>
- 空间操作与非开普勒运动被引量：14
- 2009年
- 通过总结过去五十年航天技术发展的特点,说明空间操作是未来空间活动的主流和必然。空间操作要求飞行器机动具有快速性、自主性、精确性以及大范围可达性。机动轨道不再是开普勒轨道,用于描述天体运动的开普勒理论已不能完全适用。提出了非开普勒运动的定义、内涵,对研究该问题的方法进行了探讨,提出了特例研究法和普遍研究法,最后提出了非开普勒运动的主要研究方向建议。所提出的非开普勒运动概念有助于更加深刻理解和研究空间机动的本质,可以牵引空间机动相关理论和技术的进一步发展,为新世纪航天技术发展奠定基础。
- 袁建平朱战霞
- 一种基于引力场线性化的制导方法被引量：3
- 2012年
- 文章针对航天器连续推力轨道机动过程中各种摄动误差的修正问题,提出了最优补偿系数的引力场线性化闭环制导方法。按照力的性质可将摄动力分为保守摄动力和非保守摄动力。通过对保守摄动力进行简化,给出了力的线性表达式,在此基础上基于引力场线性化方法,将惯性系下航天器受摄运动方程转化为线性形式,推导出了以摄动引起的位置偏差为反馈量的闭环制导加速度的表达式。之后考虑非保守摄动力(也即大气阻力),通过引入补偿系数,并利用遗传算法对补偿系数进行优化,得到修正的闭环制导加速度表达式。文中所提的制导方法可用于各种空间轨道机动过程中摄动误差的修正,以交会为例进行了仿真,结果表明修正后的轨道能够很好地跟踪理想轨道,且交会精度高。
- 朱战霞金伟韩沛
- 关键词：制导律
- 基于遗传算法的连续推力最短时间转移轨道设计被引量：4
- 2012年
- 针对连续推力作用下的最优轨道转移问题,在推力不变的条件下,考虑时间最优,设计了最优转移轨道和推力的作用方式。首先,建立描述连续推力轨道转移的状态方程,用变分法进行求解;然后,分别基于极小值原理和bang-bang控制原理推导出用协态变量表示的时间最优制导律,其中基于极小值原理的最优控制避开了bang-bang控制可能出现的奇异区间。由于协态变量无法求解解析解,文章采用遗传算法对协态变量进行优化求解。最后以同平面两个圆轨道为例进行了数值仿真,结果表明两种方法得到的最短时间基本相同,但采用极小值原理的最优转移轨道更加节省燃料。
- 高怀朱战霞刘剑
- 关键词：连续推力非开普勒轨道遗传算法BANG-BANG控制
- 基于直接配点法的远程交会轨道优化设计与仿真被引量：3
- 2010年
- 介绍了直接配点法在空间飞行器远程轨道交会最优化问题中的应用。首先给出了空间飞行器远程轨道交会最优化控制问题模型,其中运动方程在地心惯性坐标系下建立;性能指标选为轨道交会过程中燃料消耗最小;控制变量为推力、方位角和高低角;终端状态受到位置和速度的约束。然后,采用直接配点法将最优控制问题离散化为非线性规划问题,选取各配点上的状态量和控制量作为优化参数。最后应用适合求解大型非线性规划问题的SNOPT软件包对参数最优化问题进行求解。仿真结果表明直接配点法对于空间飞行器远程交会轨道初始参数取值不敏感,具有一定的鲁棒性,且求解过程具有一定的实时性。
- 梁轲朱战霞
- 关键词：非线性规划直接配点法有限推力
- 常值径向推力加速度下航天器轨道运动特性研究被引量：1
- 2012年
- 文章研究了航天器在常值连续径向推力加速度作用下的运动特性。首先,基于非开普勒轨道理论,在惯性坐标系中建立了连续推力作用下航天器的动力学模型,经过推导和分析得了出在常值径向推力加速度下轨道动量矩仍保持常值,但其能量发生变化的结论。同时针对初始轨道是椭圆轨道的一般情况,分析了航天器在连续常值径向推力作用下环绕地球运动的条件,推导给出了求解逃逸点临界加速度的方程组。最后,对椭圆初始轨道和圆初始轨道的情况分别进行了分析和求解,并以仿真曲线的形式给出了不同常值加速度下轨道变化特性以及逃逸点临界加速度随轨道参数变化的特性,为机动轨道设计提供了理论参考。
- 高怀朱战霞
- 关键词：非开普勒轨道连续推力
- 基于非线性Terminal滑模的动能拦截器末制导律设计被引量：13
- 2013年
- 滑模制导律由于具有优越的性能而得到广泛关注,其设计的关键是滑模面的选取。传统的滑模变结构制导律通常都选择线性滑动平面,并保证系统到达该平面后跟踪误差渐近地收敛到零,在此过程中对收敛时间没有约束,因此不能满足快速性要求。针对这一问题,可以采用Terminal滑模控制策略,即在滑模面设计中引入非线性函数,使跟踪误差在有限时间内收敛到零。分析了一类非线性Terminal滑模面在应用中存在的问题,针对该问题设计了一种改进形式的非线性Terminal滑模面,并推导了系统从任意初始状态到达平衡状态所需时间的表达式。之后,针对动能拦截器末制导,基于改进方法设计了一种非线性Terminal滑模制导律,仿真结果表明,相对于传统的滑模制导律,所设计的制导律可以满足动能拦截的要求,不仅能够使系统状态在有限时间内收敛,而且脱靶量更小。
- 朱战霞韩沛陈鹏
- 关键词：滑动模态TERMINAL滑模制导律
- 基于对数螺旋线的非开普勒轨道设计被引量：4
- 2010年
- 基于形状的方法为非开普勒轨道设计提供了一种全新的研究思路。在假定轨道形状为对数螺旋线的前提下设计了拦截轨道。首先通过无量纲化处理方法推导出了对数螺旋线轨道的地心距、极角随时间的变化率与轨道设计参数q的关系式;其次结合运动方程,得到了飞行器沿对数螺旋线轨道运行时需要施加的推力加速度;接着分别针对初始轨道是圆和椭圆的情况进行机动轨道设计。给出了轨道设计的仿真算例和相关分析,结果表明对数螺旋线适宜于拦截轨道设计;当初始轨道为大偏心率椭圆时,采用此方法设计轨道,在一定相角范围内开始机动,可使飞行器运行时间短,且燃料消耗少。
- 郑莉莉袁建平朱战霞
- 关键词：非开普勒轨道对数螺旋线
- 远程交会的可交会区和追踪窗口集设计被引量：1
- 2010年
- 文章研究了在时间和燃料约束下实现空间两异面椭圆轨道间远程交会的可交会区、初始目标区和追踪窗口集的确定方法。首先定义了远程交会中可交会区、初始目标区和追踪窗口集的概念。基于双脉冲Lambert交会理论,提出了两异面椭圆轨道间远程交会的可交会区等区域的确定方法;设计了基于Newton-Raphson方法的全局迭代搜索算法,实现了对不同交会时间条件下满足总脉冲约束的以上区域的确定。通过算例仿真,分析了以上区域大小和分布与约束条件之间的关系。结果表明该方法可以快速准确地确定远程交会任务中的可交会区和追踪窗口集,可用于评估交会任务的可行性、执行时机以及交会时间和能耗等,为航天器任务选择和设计提供参考依据。
- 梁轲朱战霞袁建平
- 关键词：远程交会
- 对数螺旋线非开普勒轨道的可行性分析被引量：2
- 2010年
- 提出了基于形状的非开普勒轨道设计方法,并分析了对数螺旋线轨道的应用可行性。首先在假定轨道形状的前提下,通过变量代换推导出了在极坐标系下一般曲线用于轨道设计的基本方程;然后分析了对数螺旋线表达式中的关键参数与航迹角的关系,得到了相应轨道的基本性质;最后对待定参数的对数螺旋线轨道应用的可行性进行了推导和分析,结果显示采用对数螺旋线设计非开普勒轨道是可行的,但仅适用于从椭圆初始轨道实现转移的情况。
- 郑莉莉袁建平朱战霞
- 关键词：非开普勒轨道对数螺旋线可行性
- 航天器共振轨道研究被引量：4
- 2010年
- 建立航天器非开普勒运动理论是航天技术发展的必然。提出了一类非开普勒轨道——共振轨道。共振是自然界的一种普遍现象,当发生共振时,很小的输入可以使系统的状态产生较大变化。研究表明航天器在推力作用下的非开普勒运动在参数平面内可以视为一种受迫振动,也会发生共振现象。因此,可以利用共振原理来研究航天器的运动,称这样一类非开普勒轨道为共振轨道。首先通过合理地选择轨道描述参数、时间尺度和推力描述方式建立航天器共振轨道的动力学模型。然后讨论航天器在推力作用下轨道运动的振动规律,并给出共振轨道的概念及轨道方程。最后提出基于共振轨道的机动轨道设计方法。
- 陈记争袁建平朱战霞
- 关键词：非开普勒轨道
