星座燃料補(bǔ)給問(wèn)題的軌道優(yōu)化方法研究.pdf

1、基于伴飛模式的星座燃料補(bǔ)給設(shè)想突破了傳統(tǒng)的基于交會(huì)對(duì)接技術(shù)的單一燃料補(bǔ)給模式，給未來(lái)空間在軌燃料補(bǔ)給提供了新的思路。然而，對(duì)于異面星座的燃料補(bǔ)給任務(wù)，面臨著機(jī)動(dòng)耗能高、任務(wù)規(guī)劃難等一系列技術(shù)難題，本文旨在解決基于伴飛模式的異面星座燃料補(bǔ)給過(guò)程中補(bǔ)給軌道的設(shè)計(jì)與優(yōu)化以及補(bǔ)給任務(wù)的規(guī)劃問(wèn)題，主要研究工作如下：
　　1.確定補(bǔ)給星大范圍機(jī)動(dòng)的逼近策略：推導(dǎo)出一般意義下非共面圓軌道之間的最優(yōu)雙共切線轉(zhuǎn)移軌道，通過(guò)對(duì)兩種常用逼近策略的定量對(duì)

2、比，確定出補(bǔ)給星的最優(yōu)逼近策略。
　　2.設(shè)計(jì)了對(duì)異面星座進(jìn)行燃料補(bǔ)給的補(bǔ)給星軌道：在確定出補(bǔ)給星最優(yōu)的逼近策略后，本文設(shè)計(jì)了補(bǔ)給星在補(bǔ)給任務(wù)過(guò)程中的軌道。
　　3.建立異面星座燃料補(bǔ)給順序的數(shù)學(xué)模型：用最小速度增量指標(biāo)代替最優(yōu)的燃料消耗。通過(guò)對(duì)補(bǔ)給星在任務(wù)過(guò)程中必要的機(jī)動(dòng)所需要的速度增量進(jìn)行分析，將整個(gè)任務(wù)過(guò)程所需要的總的速度增量用異面變軌所需要的速度增量近似代替，把每個(gè)軌道面看作平面內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)，兩點(diǎn)之間連線的權(quán)值為兩軌道

3、變換所需要的速度增量，可以得到一個(gè)賦權(quán)完備圖，在圖中求出一條最小權(quán)值的哈密頓圈，即求解旅行商問(wèn)題，可以得到最優(yōu)的補(bǔ)給順序。
　　4.解決了單顆補(bǔ)給星補(bǔ)給能力有限的問(wèn)題：提出了對(duì)異面星座的多補(bǔ)給星補(bǔ)給策略。文中將多顆補(bǔ)給星的任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題歸結(jié)為多旅行商問(wèn)題，幷給出了三個(gè)性能指標(biāo)。
　　5.建立了補(bǔ)給星燃料利用率的優(yōu)化模型：利用帶約束的遺傳算法對(duì)補(bǔ)給星機(jī)動(dòng)過(guò)程中消耗的燃料質(zhì)量以及每次轉(zhuǎn)移給工作星的燃料質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化求解，得到了最優(yōu)的