摘要
从航天事业的发展趋势来看，空间航天器的设计原则已经发生改变，从最初以功能为唯一主导的模式逐步转向追求功效、成本、性能等多方面综合平衡的思路。在这种发展趋势下，飞行规划的优化设计成为一项非常复杂却又十分关键的工作。本文针对空间航天器远程导引轨道转移问题，使用改进遗传算法分别求解Lambert轨道拦截脉冲策略和多脉冲远程导引轨道转移策略，在脉冲点处将脉冲量转换为推力弧段上的有限推力，实现多脉冲远程导引轨道转移向为有限推力下远程导引轨道转移的转换，并对有限推力轨道转移策略速度增量方向进行修正。主要工作内容如下： （1）介绍脉冲轨道转移理论及研究历程，分析了四种有限推力轨道转移优化算法的研究现状及各自的优缺点。 （2）针对远程导引轨道转移所涉及的时间系统及转换、空间坐标系及转换、空间物体位置描述方法进行了研究，并对不同坐标系下描述的有限推力轨道转移进行动力学建模。 （3）阐述Lambert轨道拦截原理、特殊点轨道转移原理，提出脉冲轨道转移向有限推力轨道转移的转换方法及修正方法。 （4）对遗传算法中选择、交叉操作进行改进，根据适应度值的高低判定个体的优劣，选择优势个体遗传到下一代。 （5）求解燃料最优的Lambert轨道拦截策略，确定轨道转移最佳位置和初始转移轨道，在追踪航天器与目标位置之间不断进行转移轨道重规划，直到所需速度增量为0，发动机停止工作，追踪航天器沿当前转移轨道自由飞行，于规定时间实现轨道拦截。 （6）通过求解燃料最优的共面轨道转移策略，构建非共面轨道转移速度增量矩阵和非共面轨道转移时间矩阵，利用加权法构建非共面轨道转移效用矩阵，将多目标的轨道转移策略问题转化为单目标最优控制问题，并将得到的轨道转移脉冲策略并转换为不同推力下的轨道转移策略。 本文的研究成果在在轨服务有限推力轨道转移优化研究中具有良好的应用前景，研究的内容及获得的成果符合预期要求，可以为我国未来轨道转移设计提供一定的技术方法参考和理论知识借鉴。
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