《平動點深空探測任務軌道設計與控制的中心流形方法》是依託南京航空航天大學，由張漢清擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：平動點深空探測任務軌道設計與控制的中心流形方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張漢清
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
共線平動點區域具有豐富的動力學特徵，該點附近的中心流形結構完整描述了周期、擬周期等有界運動行為，中心流形不同於穩定、不穩定流形，有關其套用的研究還不充分。本項目以平動點中心流形的套用為主線，研究藉助中心流形及其同宿、異宿連線，實現平動點附近多種周期、擬周期軌道間低能量轉移的途徑，探索基於投影到中心流形的周期、擬周期軌道通用穩定控制策略，研究中心流形的高效計算方法、中心流形投影方法的多種變式、軌道維持時的漂移現象，以及考慮機動誤差時的最佳化控制策略。通過該項研究能夠明確平動點任務的完整設計空間和設計邊界。研究成果可套用於平動點編隊飛行及交會對接任務，為我國平動點探測提供新的軌道方案，降低探測的成本和風險。
結題摘要
本項目以平動點中心流形的套用為主線,研究共線平動點任務的軌道設計和控制問題，包括多種類型的低能量轉移軌道設計，平動點軌道通用的穩定維持策略和轉移軌道策略。重點關注動力系統中心流形在平動點軌道設計和控制中的套用。首先設計了一套全新的中心流形軌道通用數值計算方法，該方法是後續研究展開的基礎，利用該方法我們將中心流形的計算推廣到了更大的能量範圍，首次觀察到了中心流形上的複雜分形結構和混沌運動行為，在國際上未見報導。其次，設計了兩套通用的穩定維持策略，一套針對半分析型中心流形方法，一套針對全數值型中心流形方法，該方法充分整合了中心流形的動力學特徵，是一種適用於各種周期、擬周期軌道的通用策略，在能量較高的情況下，該方法甚至可用於中心流形上混沌軌道的穩定控制，在國際上未見報導。首次提出了同一中心流形上不同軌道間的轉移策略，由於充分藉助了中心流形的穩定、不穩定流形作為轉移通道，所得的單脈衝轉移是一種最優的軌道間轉移策略。首次提出了一種系統計算中心流形同宿、異宿連線的方法，實現了兩個平動點附近多種周期、擬周期軌道間低能量轉移的途徑。本項目的研究表明，由於中心流形給出了平動點區域所有有界軌道一個完整而系統的描述，在該框架下軌道轉移和控制問題可以不再針對某條名義軌道而孤立地進行，而是能夠擴展為對整個設計空間有一個全局的認識，使Halo軌道、Lissajous軌道、Quasi-Halo及其分岔軌道等各種設計可能性之間有機地相互聯繫起來，因此本項目所取得的基於中心流形的研究方法是對平動點動力特性進行深層探索的有效途徑。
