太阳帆航天器地球逃逸轨道解析最优控制策略

"这篇论文是关于太阳帆航天器在地球逃逸轨道的解析最优控制律研究，旨在通过优化控制策略来实现航天器最快地逃离地球轨道。作者提出了一个新的解析最优控制律，它能够最大化航天器在逃逸过程中的轨道能量变化速率，从而缩短逃逸时间。考虑了地球逃逸轨道的特殊形状，论文采用改进的春分点轨道根数来描述航天器的运动学方程，并详细阐述了最优控制律的推导过程。仿真结果证明，该控制律计算效率高，能实时根据航天器状态调整姿态控制角，适合应用于未来的太阳帆航天器自主控制系统。关键词包括太阳帆航天器、逃逸轨迹、解析方法、最优控制律和轨道控制。" 本文详细探讨了太阳帆航天器如何利用解析最优控制律进行地球逃逸轨道的操作。太阳帆航天器是一种利用太阳光压作为推进力的航天器，由于其不依赖传统的化学推进剂，因此在长期任务和深空探索中具有显著优势。逃逸轨道是指航天器从地球引力场中脱离所需的轨迹，通常需要精确的控制策略来确保成功。 文中提出的新控制律是基于最大化轨道能量变化速率的设计，这有助于减少逃逸所需的时间。逃逸时间的缩短对于节省能源和提高任务效率至关重要。为了描述航天器在逃逸过程中的运动，作者引入了改进的春分点轨道根数，这是一种数学工具，可以更好地刻画非圆形轨道的特性，特别是地球逃逸轨道的复杂形状。 控制律的推导过程是通过解析方法完成的，这意味着可以得到数学上的解，而不是依赖数值模拟。这种方法的优势在于计算速度快，且能够实时适应航天器的状态变化，提供必要的姿态控制角度。这对于实现航天器的自主控制至关重要，因为自主控制系统需要快速响应环境变化和设备状态。 仿真分析的结果证实了新控制律的有效性，不仅计算效率高，而且能够实时计算控制角，这对于未来的太阳帆航天器在轨自主控制系统的应用具有很高的实用价值。因此，这项研究为太阳帆航天器的轨道控制提供了新的理论基础和技术手段，对于提升此类航天器的任务性能和可靠性具有重要意义。