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以现有空中发射运载火箭"飞马座"(Pegasus)为研究对象,研究了空中发射运载火箭的弹道优化设计方法。在建立的空中发射运载火箭动力学模型的基础上,考虑空中发射火箭独特气动外形,设计发射全过程的飞行控制模型;给出了使用遗传算法(GA)筛选弹道优化问题全局最优初值,并交叉运用起作用集算法(ASM)与内点法对GA算法获得的初值二次寻优,从而获得空中发射火箭弹道的分级优化设计方法,另与"飞马座"空中发射运载火箭的弹道数据对比,验证了该分级优化方法相比传统弹道优化设计方法,适用的目标轨道范围广阔,发射位置灵活,能够更大程度挖掘空中发射运载火箭的运载能力。 相似文献
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由于动力系统及测控资源的约束,工程中存在着末级两次点火但滑行时间受限的运载火箭真空段弹道设计问题。基于线性引力场的假设,引入含滑行时间约束的切换条件,从而将含固定滑行时长的弹道优化问题转换成对两点边值问题的迭代求解和对运动方程的积分,并通过多个算例仿真验证了该方法的正确性和有效性。同时,研究了迭代过程中滑行段不同弹道预报方法对弹道设计的影响,结果显示较高的预报精度可以获得更优的弹道设计结果。该方法提供了一种新的弹道设计思路,在总体方案论证或初步设计阶段可以替代传统设计方法,以有效提升弹道设计效率,优化火箭方案。 相似文献
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环帆伞可变参数对设计偏差的灵敏度分析 总被引:1,自引:0,他引:1
环帆伞初步设计时,部分参数需要设计人员根据经验进行选取,选取过程并没有固化的规则,使得在完成环帆伞几何结构的初步设计之后,需要对这些参数进行多次调整才能使设计结果满足预定的设计指标。文章将这一类影响设计结果并且没有规范化选取方法的设计参数定义为可变参数,并首次对环帆伞设计过程中初次设计结果与设计指标之间存在的面积偏差与结构透气量偏差规律进行了研究,同时分析了可变参数与这两个偏差的灵敏度关系,为设计人员提供利用可变参数修正初次设计偏差的参考依据,减少可变参数的调整次数,提高环帆伞设计工作的效率。 相似文献
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垂直冷发射防空导弹弹道设计中的参数优化 总被引:1,自引:0,他引:1
根据垂直冷发射防空导弹的飞行程序,分析了影响弹道性能的主要因素,选取相应的参数对弹道进行优化设计。优化前后弹道参数的计算结果表明,该优化方法改善了速度特性,在攻击超低空目标时保证弹道末段俯冲角满足布儒斯特角的要求,是防空导弹弹道的有效设计方法。 相似文献
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地月空间NRHO与DRO在月球探测中的应用研究 总被引:1,自引:0,他引:1
针对地月系统三体问题低能往返轨道转移在月球探测中的应用研究,结合天体借力飞行技术与混合优化技术,系统分析了不同目标轨道与借力方位对任务飞行时间与燃料消耗等关键参数的影响,给出了往返轨道设计初值的选择策略。针对轨道设计初值猜想问题,首先采用遗传算法与二体Lambert转移快速确定轨迹拼接点初值。在同时考虑近月点与近地点多约束条件下,基于序列二次规划算法与多重打靶法进一步对燃料最优的地月往返轨道进行研究,并推导了约束方程解析梯度提高设计效率。最后分析近月点高度、不同目标轨道的转移时间与燃耗变化特性,对于考虑月球借力的地月空间轨道往返转移设计及参数选取具有重要的参考价值。 相似文献
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针对日-地系统L1点(简称SEL1点)Halo轨道转移轨道设计中存在的多约束与初值敏感性问题,提出一种基于分层微分修正与初值多项式的设计方法。首先定义平动点转移轨道设计过程中存在的约束条件,然后根据不同的终端约束条件,重点给出了同时考虑轨道高度、轨道倾角、升交点赤经与航迹角等多约束条件下的分层微分修正方法。通过分析约束变量与控制变量之间的关系,得到能够解决微分修正初值问题的初值表达式。最后在多约束条件下设计了从轨道高度为200km的地球停泊轨道到SEL1点Halo轨道的转移轨道。仿真结果表明,分层微分修正方法能够处理多约束问题,且初值表达式可以为微分修正提供良好的初始条件,从而保证算法收敛,方法具有较好的实用性。 相似文献
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针对小推力转移轨道优化过程往往忽略初值多样性的现状,研究了基于不同脉冲初值的小推力转移轨道优化问题。基于直接法的离散思想建立了小推力转移轨道优化模型,提出了基于粒子群和序列二次规划的组合优化算法,以地球1∶1共振近地小行星2016HO3交会任务为例,将3种典型的脉冲轨道作为初值设计了燃料最优小推力转移轨道。仿真结果表明:3种初值轨道优化得到了2个小推力转移发射窗口,两者燃料消耗差距不超过6%。不同的初值对小推力轨道的整体性能指标影响较小,但开关机时刻和推力方向的变化会产生较大差异,从而得到不同的最优控制曲线。 相似文献
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为解决长征(LM)运载火箭发射火星探测器转移轨道时,因低温入轨级最长允许滑行时间及测控限制,有效发射日期窗口亟需拓展的问题,采用主矢量理论结合序列二次规划算法(SQP),研究了探测器深空机动(DSM)对优化运载火箭发射火星转移轨道的作用。在发射直接转移火星探测轨道算法基础上,重点研究了包含引力影响球(SOI)内近地及近火飞行段后,采用主矢量获取深空机动最优猜测初值的分析算法,通过直接使用探测器近火点目标轨道参数优化运载火箭发射轨道,研究对比不同优化目标及设计约束下深空机动的分析结果,证实深空机动对降低转移轨道总发射能量需求、拓展发射日期窗口的高效性;该算法已应用于工程设计。 相似文献
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针对变比冲小推力轨迹间接优化中的协态变量初值猜测问题,提出了一种基于机器学习的协态变量初值高精度高效估计方法。首先,基于标称最优轨迹延拓,建立了状态量边值高扰动上限情形下的数据集生成方法,并分析了扰动上限对求解效率的影响。然后,构建了基于位置速度、轨道根数和改进春分点轨道根数多形式状态量组合输入的人工神经网络(ANN)映射关系,分析并优化了神经网络结构。将提出的方法应用于深空探测小推力转移场景,仿真结果表明该方法相对于标称轨迹直接扰动的数据集生成方法及单一形式状态量输入的人工神经网络映射方法,均有效地提升了求解收敛率,能够高效高精度地估计协态变量初值,实现轨迹快速优化。 相似文献
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大气层内动能拦截弹脉冲矢量发动机点火控制算法研究 总被引:1,自引:0,他引:1
基于脉冲矢量发动机的工作特点,提出了在飞行末端分段设计跟踪过程控制力的方法,其中过渡段利用最优控制以使所消耗的发动机数量最小,并引入神经网络以保证工作的实时性。在飞行初段,提出用直接力来对弹道进行调姿以减小中制导段需用过载的方案,并利用最优控制的方法设计了直接力作用方案。点火控制算法基于极坐标的形式,该法可充分利用脉冲矢量发动机,且可灵活控制直接力的指向。仿真表明,所提方法可以最小的代价跟踪上外界输入,具有较高的工程应用价值。 相似文献
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面向月球中继卫星工程轨道设计需求,研究解析计算方法在地月系L2点halo轨道设计中的应用问题。在讨论圆型限制性三体问题三阶解析近似计算方法的基础上,分析了解析计算与数值计算的差异,给出了解析近似计算在工程约束下的适用范围,进而提出了基于解析计算的轨道设计和特征筛选方法。分别采用解析初值和数值初值进行halo轨道外推,比对验证采用解析计算设计轨道的可行性。研究结果表明,解析计算方法适用于月球中继卫星轨道的初步设计、特征分析和构型筛选。 相似文献
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