火星進入軌跡優化與制導方法 李爽 劉旭 江秀強 彭玉明 著 9787576320978 【台灣高等教育出版社】

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原出版社:北京理工大學
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書名:火星進入軌跡優化與制導方法
ISBN:9787576320978
出版社:北京理工大學
著編譯者:李爽 劉旭 江秀強 彭玉明 著
叢書名:空間科學與技術研究叢書
頁數:413
所在地:中國大陸 *此為代購商品
書號:1581504
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內容簡介

火星進入軌跡優化和制導是火星著陸探測的重要技術之一。本書在綜述國內外火星進入任務進展和相關軌跡優化與制導方法的基礎上,藉助于最優控制、凸優化、不確定性量化、魯棒優化和模型預測控制等理論來解決火星進入軌跡優化與制導難題,提出了適用於確定性環境和不確定性環境下的軌跡優化演算法、以及具有高魯棒性的制導演算法。本書的主要內容是作者及其團隊在過去數年間的研究成果,在介紹原創性工作的同時,綜述並剖析了國內外火星探測領域的現狀與動態,詳細介紹了火星進入問題在探測器構型、軌跡優化思路和制導演算法方面的最新研究。因此,本書不僅可作為深空探測、飛行器軌跡優化與制導等領域學者和研究生等的學習資料,其豐富的模擬和結論也可為工程技術人員解決相關實際問題提供參考,從而為我國未來的火星採樣返回和載人登陸任務提供一定的技術儲備。

作者簡介

李爽,南京航空航天大學教授,博士生導師。主要從事航天器動力學與控制、飛行器博弈對抗規劃與控制、多星組網協同觀測智能規劃、深空探測和航天技術新概念等方面的教學與科研工作。作為課題負責人,先後主持國家自然科學基金項目4項、基礎科研項目1項、民用航天項目1項、載人航天預研項目1項、裝發「慧眼行動」項目1項、國家「863」計劃課題2項,教育部博士點基金等省部級課題10餘項,獲教育部科技進步二等獎。擔任AIAA Journal of Spacecraft and Rockets、Space: Science & Technology、Astrodynamics等國際期刊編委,以第一作者或通訊作者身份發表學術論文150餘篇,其中SCI收錄120篇,申請發明專利50項(授權32項)。入選入坦福大學發布的「全球前2% dingjian 科學家榜單」和愛思唯爾(Elsevier)「中國高被引學者」榜單。

目錄

第一部分 基礎知識
第1章 緒論
1 1 火星著陸任務概述
1 1 1 無人火星著陸任務
1 1 2 載人火星登陸計劃
1 2 火星進入軌跡優化方法研究進展
1 2 1 啟髮式方法
1 2 2 直接法
1 2 3 間接法
1 2 4 不確定性優化方法
1 3 火星進入制導方法研究進展
1 3 1 參考軌跡跟蹤制導
1 3 2 預測校正制導
1 4 小結
第2章 相關理論基礎
2 1 火星進人動力學模型
2 1 1 火星環境模型
2 1 2 坐標系定義及其關係
2 1 3 火星進入器模型
2 1 4 動力學模型
2 1 5 約束條件
2 1 6 進入幾何
2 2 最優控制理論概述
2 3 偽譜法概述
2 3 1 Legendre偽譜法
2 3 2 Chebvshev偽譜法
2 4 凸優化理論概述
2 4 1 二階錐規劃
2 4 2 二次約束二次規劃
2 5 不確定性理論概述
2 5 1 不確定性的定義與分類
2 5 2 不確定性建模的數學基礎
2 5 3 不確定性量化的基本方法
2 6 魯棒優化理論概述
2 6 1 魯棒優化的基本概念
2 6 2 魯棒優化的基本方法
2 7 小結
第二部分 確定性優化方法
第3章 火星進入軌跡的改進Gauss偽譜優化方法
3 1 火星進入軌跡優化問題描述
3 1 1 火星進入動力學方程
3 1 2 約束條件
3 1 3 目標函數
3 1 4 優化問題描述
3 2 粒子群演算法
3 3 Gauss偽譜法
3 4 混合優化策略
3 5 模擬分析
3 6 小結
第4章 火星進入軌跡的改進序列凸優化方法
4 1 基於航程角的火星進入動力學模型
4 2 改進序列凸優化方法
4 2 1 問題描述
4 2 2 問題凸化
4 2 3 問題離散
4 2 4 演算法流程
4 2 5 模擬分析
4 3 LGL偽譜序列凸優化方法
4 3 1 問題描述
4 3 2 問題凸化
4 3 3 問題離散
4 3 4 演算法流程
4 3 5 模擬分析
4 4 小結
第5章 火星進入軌跡的偽譜模型預測凸優化方法
5 1 模型預測凸優化方法
5 2 Legendre偽譜模型預測凸優化方法
5 2 1 偽譜靈敏度關係
5 2 2 參考軌跡更新
5 2 3 演算法流程
5 2 4 模擬分析
5 3 映射Chebyshev模型預測凸優化方法
5 3 1 Chebvshev偽譜法
5 3 2 重心Lagrange插值
5 3 3 演算法原理
5 3 4 模擬分析
5 4 小結
第6章 火星進入軌跡的間接序列凸優化方法
6 1 歸一三角化方法
6 1 1 問題描述
6 1 2 演算法原理
6 2 改進歸一三角化方法
6 2 1 演算法原理
6 2 2 模擬分析
6 3 間接序列凸優化方法
6 4 模擬分析
6 4 1 末端時間自由問題
6 4 2 末端時間固定問題
6 5 小結
第7章 火星進入和著陸軌跡的協同優化方法
7 1 最優問題描述
7 2 協同最優化設計
7 3 強化學習求解策略
7 4 模擬分析
7 5 小結
第三部分 不確定性優化方法
第8章 火星進入軌跡的靈敏度最優化方法
8 1 直接配點法
8 2 靈敏度最優控制方法
8 2 1 優化目標
8 2 2 約束條件
8 2 3 狀態靈敏度計算
8 2 4 模擬分析
8 3 小結
第9章 火星進入軌跡不確定性量化方法
9 1 火星進入軌跡不確定性量化問題描述
9 2 基於自適應廣義混沌多項式的不確定性量化方法
9 2 1 廣義多項式混沌
9 2 2 自適應譜分解
9 2 3 隨機空間的自適應分解
9 2 4 在火星進入軌跡不確定性量化問題中的應用
9 3 基於敏感度配點的非侵入式多項式的不確定性量化方法
9 3 1 非侵入式多項式混沌
9 3 2 基於敏感度的配點
9 3 3 確定性變數的求解
9 4 模擬分析
9 4 1 模擬設置
9 4 2 算例1:均勻不確定性
9 4 3 算例2:高斯不確定性
9 4 4 算例3:混合不確定性
9 4 5 分析與討論
9 5 小結
第10章 火星進入軌跡魯棒優化方法
10 1 火星進入軌跡魯棒優化問題
10 1 1 火星進入動力學方程
10 1 2 火星進入段不確定性建模
10 1 3 約束條件
10 1 4 目標函數
10 1 5 優化問題描述
10 2 自適應偽譜法
10 3 魯棒性和可靠性評估
10 4 模擬分析
10 4 1 模擬設置
10 4 2 算例1:末端高度最大化
10 4 3 算例2:末端偏差最小化
10 4 4 分析與討論
10 5 小結
第四部分 魯棒最優制導方法
第11章 火星進入自適應跟蹤制導方法
11 1 直接模型參考自適應跟蹤制導方法
11 1 1 基於CGT的直接自適應控制方法
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