空间飞行器智能自主控制研究

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1、西北工业大学硕士学位论文空间飞行器智能自主控制研究姓名：周克强申请学位级别：硕士专业：系统工程指导教师：高晓光20060301西北工业人学硕士学位论文：空间E行器智能自主控制研究摘要随着航天技术的兴起及其在军事上的应用，战场空域迅速从大气层扩展到外层空间，军事活动和国防安全领域也得到了相应拓展。这一切正在改变现代战争的形态，陆、海、空、天、电一体化成为现代高技术条件下局部战争的主要作战形式。争先进入空间、利用空间和控制空间，已成为世界各军事大国国家安全与发展战略的重要内容。未来战争的战火很有可能首先从太空中的军用航天器点燃，空间作战将成为未来战争的一

2、种重要模式。本文来源于国家自然科学基会重大研究计划“基于图形模型的空天飞行器智能自主优化机制”，该基金的主要任务是构建摹于动态图形模型的智能进化机制，以适应背景因素多变、实时性要求强、智能性要求高的非线性、复杂人系统等优化问题，并将此机制应用于空天飞行器的智能自主控制。本文丽绕这个任务，重点研究空间飞行器智能自主的反卫星攻击策略。首先，对天体运动的基本理论和方法，做了一‘个全面简单的介绍说明：并详细推导了四元素表示的空间匕行器运动学方程，为理论研究和仿真实例提供了切实可行的数学模型。接管，将反卫星作战过程划分为三个必要的阶段，包括地面导引段、自动寻的

3、段以及近距攻击段，并对各个阶段的关键技术进行了分析：在地面导引段利用最优控制理论实现能量消耗最少的轨道机动；自动寻的段分析了多脉冲控制和比例导引的实现方式；考虑到近距攻击段轨迹规划的复杂性，通过在快速扩展随机树(Rapidly—exploringRandomTree)算法的基础上融入状态一时嵋J空问(state—timespace)的思想，使改进后的算法能够有效地处理动态环境中的轨迹觇划问题，为复杂环境下空fHJ飞行器的近距轨迹规划问题提供了+条自效的解决途径。在本文的最后一部分，对卜述反卫星攻击阶段的关键技术进行了建模、仿真，对仿真结果进行了系统分

4、析，结果表明了所提出方法的正确性和可行性。关键词：空间飞行器：反卫星；最优控制；快速扩展随机树：轨迹规划AbstractWiththeprogressofaerospacetechnology,battlefieldasweltasmilitaryactivitiesandstatesecurityhasbeenextendedintospacerapidly,asaresulttheformofmodemwarischanging．Ithasstretchedthemodemhi—techlocalwarintomultidimensionalsp

5、acewhichincludestheland，sea，air,outerspaceandelectron．Theentering，usingandcontrollingofspacehavebecomethemainaimofnationalsecurityanddevelopingstrategyofthemajormilitarycountries．Inthefuture，thewarwillprobablystartbymilitaryspacecraftinspace，SOspacecombatwillbecomeanimportantat

6、tackmode．ThispaperbasedonNSFC(NationalNaturalScienceFoundationofChina)一“TheintelligentandautonomousoptimizationmechanismofaerospaceplanebasedOilgraphicalmodels”，Thefi．mdmajorsingraphicalmodelsconstmctionofautonomousoptimizationmechanisminordertosolvenonlinearandlarge-scalecompl

7、exoptimizationproblemsaskingforfastadaptation，real-timeabilityandhighintelligent．Thenewoptimizationmechanismwillbeusedinautonomouscontrolofspacecraft．Thispaperfocusesontheanti—satellitepolicyresearchofintelligentandautonomousspacecraft，Firstly,weintroducethemovementtheoryandmet

8、hodsofcelestialbody,thengivekinematicalmodelofspacecra