小推力下飞行器多次空间变轨最优化研究

《小推力下飞行器多次空间变轨最优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国防科学技术大学硕士学位论文小推力下飞行器多次空间变轨最优化研究姓名：黄海兵申请学位级别：硕士专业：力学指导教师：高普云2002.10.1国防科学技术大学研究生院学位论文摘要本文主要讨论了在反平方场中采用小推力下飞行器的最优变轨问题，通过对大气模型的简化，建立了飞行器的运动微分方程，然后加以无量纲化。基于最优控制理论，将～个最优变轨问题转化成一个两点边值问题。在以上的基础上，对两点边值问题的数值方法进行了探讨。分别利用了共轭函数法与直接配置和非线性规划方法对异面最优变轨问题进行了求解。在数值解法中，为了减少解决两点边值问题共轭

2、变量带来的困难，主要讨论了将状态变量和控制变量进行参数化的一种直接方法，这种方法采用了近段发展起来的使用分段的多项式来代替状态和控制变量的直接优化方法，然后最优控制问题就转化成可以用数值方法解决的非线性规划问题，使得迭代初值更加容易选取。关键词：最优变轨两点边值问题共轭函数法直接配置和非线性规划法共轭变量第1页强防丰年学技术大学研究生院学位论文ABSTRACTTheproblemisdescribedforthedeterminationofoptimalspacecrafttrajectoriesinaninverse·sq

3、uarefieldusinglow—thrustinthispaper．Thedifferentialequationofaircraftisobtainedbysimplificationofatmosphericmodel，thenwedonon-dimensionalizedtheequations．TheoptimaltransferproblemisconvertedintoTwo—PointBoundaryValueProblembasedonoptimalcontroltheofy．Onthebaseofalla

4、bovementioned．westudythecomputationalmethodsofTPBVPAdjointfunctionalgorithmsanddirectcollocationandnonlinearprogrammingmethodsareappliedtoresolvethenon-coplanaroptimalorbittransfersproblem．InthecomputationalmethodsofTPBVRinordertoreducesomedifficultiesinvolvedinsolv

5、ingaTPBVPviaadjointvariables，wediscussadirectmethodinwhichstateandcontrolvariablesareindirectlyparameterized，Themethodemploysarecentlydevelopeddirectoptimizationtechniquethatusesapiecewisepolynomialrepresentationforthestateandcontrolvariables，thusconvertingtheoptima

6、lcontrolproblemintoanonlinearprogrammingproblem，whichCanbesolvednumerically．Itmakestheinitialiterativevariablemoreeasytobedetermined．KEYWORD$：OptimalTransfer蕈薹IBVpA瑙ointFunctionAlgorithmsDirectCollocationandNonlinearProgrammingMethodsAdjointVariables第1I页独创性声明本人声明所呈交

7、的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果．尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料．与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文题目学位论文作者学位论文版权使用授权书本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定．本人授权国防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部

8、或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文．(保密学位论文在解密后适用本授权书．)学位论文题目学位论文作者作者指导教师国防科学技术大学研究生院学位论文第一章绪论§1．1引言轨道机动问题是航天飞行器轨道动力学与控制的重要组成部分。航天