›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (5): 9-.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0052

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一种基于多终端约束的最优制导方法

 李超兵, 王晋麟, 李海   

  1. 北京航天自动控制研究所,北京100854
  • 收稿日期:2016-05-03 修回日期:2016-07-07 出版日期:2016-10-25 发布日期:2016-08-22

Anoptimalguidancemethodbasedonmultipleterminalconstraints

 LI  Chao-Bing, WANG  Jin-Lin, LI  Hai   

  1. BeijingAerospaceAutomaticControlInstitute,Beijing100854,China
  • Received:2016-05-03 Revised:2016-07-07 Online:2016-10-25 Published:2016-08-22

摘要: 在航天器主发动机推力大小不可调的前提下,针对5个终端约束下传统迭代制导小角度修正假设的不足,对一种基于多终端约束的最优制导方法进行了研究。在入轨点轨道坐标系下建立航天器的最优控制模型,对横截条件方程组直接进行迭代求解获得制导角度指令,在此基础上,通过对开关机点进行优化以减小未被满足的终端位置约束的影响;进一步,推导了地心惯性系下等效的5个终端约束,并通过引入权重因子来提高制导方程数值求解的精度。标准条件下的仿真结果表明,所提制导方法与传统迭代制导相比,未被满足的终端位置约束精度提高了1595355m,而其余5个终端约束几乎不受影响;蒙特卡罗打靶仿真结果表明,所提制导方法对航天器初始位置和速度偏差具有一定的适用性。

关键词: 航天器变轨, 迭代制导, 最优控制, 坐标转换, 开关机点优化, 权重调整

Abstract: Sincethethrustamplitudeofthemainengineonspacecraftisunadjustable,amultipleterminalconstrainbasedoptimalguidancemethodwasproposed,consideringthedeficiencyofsmallcorrectionangleassumptionofconventionaliterativeguidanceunderfiveterminalconstrains.Anoptimalcontrolmodelwasestablishedintheorbitinjectionorbitalcoordinateframe.Transversalityequationswaredirectlysolvedbyiterationtoobtaintheguidanceanglecommand.Theswitchonandoffinstantswerethenoptimizedtoreducetheinfluenceofunsatisfiedterminalconstraints.Besides, thefiveequivalentterminalconstraintsinthegeocentricinertialcoordinateframewerederivedandappropriateweightfactorswereadjustedtoimprovetheprecisionofnumericalsolvingofguidanceequations.Simulationsonstandardconditionsdemonstratethattheproposedguidancemethodhasincreasedtheprecisionofunsatisfiedterminalconstraintsby1595355m,comparedwiththeconventionaliterativeguidance.TheMonteCarlosimulationsshowtheadaptabilityoftheproposedmethodtotheinitialbiasofthespacecraftpositionandvelocity.

Key words: spacecraftorbittransfer, iterativeguidance, optimalcontrol, coordinatetransformation, switchonandoffinstantsoptimization, weightadjustment