轨道机动的时间-能量综合最优控制

摘要

围绕航天器快速精确轨道机动问题,探讨在持续小推力作用下,航天器轨道机动中时间和能量综合最优控制的技术和方法.基于Pontryagin最小(大)值原理,针对目标轨道为平面和空间椭圆的情况,推导了时间-能量综合最优控制的Hamilton正则方程组、终端条件、横截条件和最优控制的表达式,应用数值方法求解正则微分方程组的两点边值问题,得到了最优控制的数值解,包括最小时间、最小能量、最优轨道、最优控制时变曲线和最优反馈控制曲线等,实现轨道机动最优控制的精确数值模拟.从数值结果的对比分析中得出了一些有意义的结论,可供工程实际参考.