月球探测器转移轨道的中途修正

月球探测器的中途制导指的是在其转移轨道中途对轨道进行修正，使其按预定轨道飞行。本文研究的中途修正问题是确定所需的速度修正脉冲，使探测器不断接近标称轨道，并以预定状态到达月球，完成预定的飞行任务。本文首先建立中途修正的模型，其中月球和太阳的位置由DE405得到。然后，采用精确的数值积分方法找出满足预定条件(近地点高度、近月点高度及转移时间)的转移轨道。以该轨道作为标称轨道，分析中途修正所需要的速度修正脉冲与发射入轨时的初始误差(近地点速度误差、入轨高度误差、发射窗口误差等)和修正时刻的关系。最后分析两次中途修正的速度修正脉冲和修正时刻的关系，并得出适合的中途修正时刻。     

椭圆轨道拱线相位调节方法研究

分析了两个大小相同、拱线不同的椭圆轨道问的轨道转移,研究了单脉冲转移和双脉冲对称转移方法。用遗传算法解决了对称转移方法中最优变轨点的位置确定,获得了对称转移问题的数值解。仿真结果表明：对称转移较单脉冲转移更省能量。     

奔月轨道的一种求解方法

月球探测器转移轨道的计算通常归结为对商点边值问题的求解，而找到一种计算效率高、迭代次数少、同时具有较好收敛性的算法对于设计者来说是一件很重要的事。本文采用建立在B平面上的参数作为目标轨道参数，改进了状态转移矩阵迭代方法，并与状态转移矩阵方法相结合使用，给出了一种奔月轨道的求解方法。该方法具有计算效率高、迭代次数少的特点，并且对轨道状态量具有良好的线性关系(即对初始条件具有良好的收敛性)。计算算例表明了这种方法的有效性。     

发射极月卫星的转移轨道研究

极月轨道是轨道面垂直于月球赤道面的月球卫星轨道,这是新一轮的月球探测活动常用的轨道。本文对发射极月卫星的转移轨道进行了全局性的研究。转移轨道的近地点高度、近月点高度及从近地点到近月点的飞行转移时间都是预先选定的。本文采用全局迭代法找出所有满足条件的转移轨道,并对其特性进行了分析。迭代过程中所需的全局状态转移矩阵是基于矩阵微分方程和飞行器运动的微分方程一起用数值积分法求得的。     

美国航宇局科技成果转移和商品化

美国航宇局科技成果转移和商品化王晓峨航天技术除了它的直接应用并产生新的产业以外，通过技术转移，还能够给传统工业增添新的活力，并推动整个国民经济的快速发展。现对美国航宇局在这方面所做的工作加以介绍，以供国人参考。一、美国航宇局技术转移工作的历史演变美国...     

双基推进剂装药包覆层间硝化甘油迁移及抑制

硝化甘油(NG)向装药包覆层的大量迁移,是一个非常严重的问题,它直接关系着发动机装药的使用寿命.本文综述了影响NG迁移的因素和迁移机理,介绍了国内外对NG迁移动力学和热力学进行的研究,以及NG迁移的检测技术,讨论了NG迁移的抑制技术.     

CCD连续转移技术研究

文章介绍了CCD的两种垂直转移模式:突发转移模式和连续转移模式。通过对两种模式工作原理的对比,分析了连续转移模式对系统动态调制传递函数(MTF)的提高并举例说明。然而连续转移模式时垂直转移时序的上升/下降沿处于CCD水平转移工作时间内,造成上升/下降沿对应像元出现串扰问题。文章提出了硬件和软件两种解决方案,硬件方式采用RC电路或数模电路使得驱动信号波形化,降低串扰能量;软件方式采用数字校正的方法,通过实时提取定标得到的校正系数进行图像校正解决串扰问题。文章最后讨论了两种方式的优缺点以及应用中的限制条件,并认为,采用软硬件结合的方式可以有效解决连续转移模式产生的串扰问题。     

美国的未来上面级技术研究

本文对空间转移飞行器(Space Transfer Vehicle)方案及在可行性研究中得到的有关技术和设计构想进行了论述。通过组件的模块化、提高通用性,并采用所设想的分系统,如推进/控制系统舱(P/A)和一体化的模块式发动机组(IME),可以降低发射系统的费用。一体化飞行器的健康管理(IVHM)技术和现代化的技术开发环境可以降低未来上面级的费用和运转维护费用。本文最后对采用这些设想、从近期的小型上面级到月球转移入轨级(TLI)的系统结构进行了描述,并推荐了利用这些设想研制未来上面级的发展途径。     

高超声速滑翔飞行器引入段弹道优化

高超声速飞行器弹道优化设计的目的足得到高超声速飞行的控制指令，从而得到方案弹道，针对其数学模型，寻找一个作为输入的攻角规律使得弹道最优。我们将此弹道问题转化成最优控制问题，通过极大值原理得到最优弹道的一阶必要条件。我们采用遗传算法求解了此两点边值问题。首先从次优化弹道得到攻角的变化规律，然后由从次优化弹道估计出的攻角范围推导出初始伴随变量的变化范围，再用遗传算法在此范崮内优化初始伴随变量得到了伞局最优弹道和相应的初始伴随变量。通过一个实例求得了满足热流约束的最大终端速度弹道，通过比较可知优于次优化弹道，从数值计算例子还可以看到遗传算法是求解两点边值问题的一种比较好的方法。     

三维弹道有理Bezier曲线造型与优化方法

为有效克服传统弹道优化方法解的收敛性和最优性受搜索算法、初始猜测等影响大的问题,提出了基于有理Bezier曲线的三维弹道造型与优化计算方法。根据边界条件用光滑且只含少量造型变量的有理Bezier曲线形成待优化三维造型弹道,采用逆动力学方法计算造型弹道倾角、弹道角速度和法向加速度等,结合弹道其它动力学方程和约束计算造型弹道性能指标,通过对弹道造型变量寻优得到最优弹道。这种方法将无限维弹道优化问题转换为对很少造型变量的参数优化问题, 而且得到的最优弹道完全光滑可飞。与间接法相比,无需求解两点边值问题使用方便、鲁棒性强;与直接法相比,不需要对动力学方程离散化、寻优变量少、求解收敛性好,而且解的全局最优性和光滑性更高。仿真结果及与自适应伪谱法的比较校验了方法的实用性和有效性。     

日地Halo轨道的多约束转移轨道分层微分修正设计

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。     

基于间接伴随法的大气层内高超声速飞行器最优上升轨迹研究

利用修正的无量纲因子,建立了适用于大气层内高速飞行器数值优化的数学模型。创新地采用欧氏空间中超立方体顶点坐标作为协状态初始值的方法解决了伴随方法的初始值估计难题,实现了间接伴随法在最优轨迹优化中的应用。完成并给出了该方法在真空状态和有空气动力存在的情况下轨迹优化结果,并在控制约束存在的前提下,对上升段轨线进行重规划,仿真结果表明,该方法快速、有效,且具有在线制导的应用潜力。     

基于Gauss伪谱法的固体运载火箭上升段轨迹快速优化研究

研究Gauss伪谱法在多级固体运载火箭上升段轨迹快速优化设计中的应用。针对多
级固体运载火箭上升段轨迹优化的特点,研究了求解多阶段最优控制问题的Gauss伪谱法,
引入连接点概念处理间断点,设计了边界控制变量计算方法。为进一步提高轨迹优化速度,
设计了含初值生成器的Gauss伪谱法串行轨迹优化策略,实现了固体运载火箭上升段轨迹快
速优化。仿真结果表明,采用提出的优化方法优化一条上升段轨迹所用时间为2~3分钟,终
端约束和路径约束均得到很好满足,算法求解精度高,对初值依赖性小,设计的边界控制变
量计算方法可行。     

Damage assessment of large space structures through the variational approach

The present investigation is focused on the solution of a dynamic inverse problem which is concerned with the assessment of damage in large space structures by means of measured vibration data. This inverse problem has been presented as an optimization problem and has been solved through the use of the conjugate gradient method with the adjoint equation, also called the variational approach. When a high number of damaged elements has to be found and these elements are also severely damaged, it is shown that the use of an additional method is necessary in order to provide a better initial guess for the conjugate gradient method. A stochastic method, represented by the genetic algorithm method, has been chosen because it provides robust search in complex spaces and also reduces the chance of converging to local optima. The application of this hybrid approach showed that better results can be achieved, although the computational time for the application analyzed here could increase. The damage estimation has been evaluated using noiseless and noisy synthetic experimental data, and the reported results are concerned with a space truss structure.     

Optimal ballistically captured Earth–Moon transfers

The optimality of a low-energy Earth–Moon transfer terminating in ballistic capture is examined for the first time using primer vector theory. An optimal control problem is formed with the following free variables: the location, time, and magnitude of the transfer insertion burn, and the transfer time. A constraint is placed on the initial state of the spacecraft to bind it to a given initial orbit around a first body, and on the final state of the spacecraft to limit its Keplerian energy with respect to a second body. Optimal transfers in the system are shown to meet certain conditions placed on the primer vector and its time derivative. A two point boundary value problem containing these necessary conditions is created for use in targeting optimal transfers. The two point boundary value problem is then applied to the ballistic lunar capture problem, and an optimal trajectory is shown. Additionally, the problem is then modified to fix the time of transfer, allowing for optimal multi-impulse transfers. The tradeoff between transfer time and fuel cost is shown for Earth–Moon ballistic lunar capture transfers.     

High order optimal control of space trajectories with uncertain boundary conditions

A high order optimal control strategy is proposed in this work, based on the use of differential algebraic techniques. In the frame of orbital mechanics, differential algebra allows to represent, by high order Taylor polynomials, the dependency of the spacecraft state on initial conditions and environmental parameters. The resulting polynomials can be manipulated to obtain the high order expansion of the solution of two-point boundary value problems. Since the optimal control problem can be reduced to a two-point boundary value problem, differential algebra is used to compute the high order expansion of the solution of the optimal control problem about a reference trajectory. Whenever perturbations in the nominal conditions occur, new optimal control laws for perturbed initial and final states are obtained by the mere evaluation of polynomials. The performances of the method are assessed on lunar landing, rendezvous maneuvers, and a low-thrust Earth–Mars transfer.     

基于序列二次规划算法的再入轨迹优化研究

介绍了序列二次规划算法在飞行器再入轨迹优化问题中的应用.首先引入了能量替代变量对无量纲运动方程进行推导,使得运动方程和优化问题易于处理,考虑严格的过程约束和终端约束,以攻角和倾侧角为控制变量,总加热量最小为性能指标;然后通过直接配点法将最优控制问题转化为非线性规划问题,选取各节点的状态量和控制量作为优化参数;最后应用序列二次规划算法对非线性规划问题进行求解.针对多约束的再入飞行器的轨迹优化时对初值敏感的问题,提出一种参考轨迹快速规划算法,提高了优化速度.仿真结果表明提出的方法能够较快地搜索到最优轨迹,满足所有约束且落点精度高.     

应用非线性规划求解异面最优轨道转移问题

研究了一种应用非线性规化求解有限推力作用下异面最优轨道转移问题的方法。采用改进春分点根素形式的高斯行星方程，从庞德里亚金极小值原理出发，将有限推力作用下异面最优轨道转移问题转化为两点边值问题；在考虑边界条件、横截条件及开关函数的前提下，将两点边值问题转化为针对协状态初值等的参数优化问题；最后应用非线性规划方法求解形成的参数优化问题。本方法特点是能得到开关函数从而得到最优发动机开关机逻辑。文章最后通过一个仿真计算，演示了完整的求解过程，验证了方法的有效性。