航天器轨迹优化理论、方法及应用

前言

第l章 绪论

1.1 航天器轨迹优化的研究背景与意义

1.2 航天器轨迹优化问题分类

1.3 航天器轨迹优化的发展历程

1.3.1 20世纪50年代前后的最优控制理论

1.3.2 20世纪60年代发展兴起的间接法

1.3.3 20世纪70年代以来的直接法

1.3.4 20世纪90年代以来的智能优化算法

1.4 本书的目的和内容安排

参考文献

第2章 轨迹最优化基础理论

2.1 最优控制问题的数学描述

2.2 变分法

2.2.1 泛函极值与变分

2.2.2 泛函极值的必要条件

2.2.3 最优控制问题的变分法

2.3 极小值原理

2.3.1 极小值原理的基本形式

2.3.2 具有轨线约束的最优控制问题

2.4 数学规划基本理论

2.4.1 无约束极值理论

2.4.2 等式约束极值问题的经典拉格朗日理论

2.4.3 不等式约束极值问题的库恩一塔克（Kuhn-Tucker）理论

参考文献

第3章 轨迹优化参数化方法

3.1 基于极小值原理的间接法

3.1.1 间接法的参数化方法

3.1.2 间接法的特点

3.1.3 间接法的若干典型应用

3.2 传统的直接法

3.2.1 传统直接法的参数化方法

3.2.2 传统直接法的特点

3.2.3 传统直接法的若干典型应用

3.3 伪谱法

3.3.1 伪谱法的参数化方法

3.3.2 伪谱法的特点

3.3.3 伪谱法的若干典型应用

3.4 其他方法

3.4.1 动态逆方法

3.4.2 动态规划方法

3.4.3 滚动时域优化

3.4.4 快速探索随机树法

3.4.5 轨迹优化方法的其他相关问题

参考文献

第4章 轨迹优化数值优化算法

4.1 航天器轨迹优化中的优化算法研究概述

4.1.1 航天器轨迹优化中的经典优化算法

4.1.2 航天器轨迹优化中的智能优化算法

4.2 两点边值问题的求解方法

4.2.1 两点边值问题的打靶法

4.2.2 共轭梯度法

4.2.3 两点边值问题的非线性优化

4.3 经典非线性规划算法

4.3.1 无约束直接优化算法

4.3.2 无约束间接优化算法

4.3.3 约束处理算法

4.4 序列二次规划算法

4.4.1 概述

4.4.2 算法原理与步骤

4.4.3 软件

4.5 智能优化算法

4.5.1 遗传算法

4.5.2 模拟退火算法

4.5.3 微粒群算法

……

第5章 运载火箭发射轨道设计优化

第6章 航天器再入轨迹设计优化

第7章 空间最优脉冲轨道机动

第8章 空间有限推力最优轨道机动

第9章 航天器轨迹优化软件

参考文献

《航天器轨迹优化理论、方法及应用》以著者完成的“飞行器轨迹优化”相关科研成果为基础，以运载火箭入轨、飞行器再入、航天器轨道转移和交会为应用背景，系统阐述了飞行器轨迹优化的问题建模、基本理论与求解方法、算法模型、应用成果和相关软件等内容。《航天器轨迹优化理论、方法及应用》可作为从事飞行器研究、设计、试验和应用的工程技术人员，以及高等院校相关专业教师和研究生的参考用书。《航天器轨迹优化理论、方法及应用》是飞行器设计领域的一本专著，全书以运载火箭发射、航天器再入、航天器轨道机动为应用背景，从轨迹最优化基本理论、最优控制数值方法、航天领域的各种轨迹优化问题求解等方面着手，系统阐述了航天器轨迹优化的理论、方法、应用和软件等，其主要内容包括：①航天器轨迹优化研究进展；②轨迹最优控制理论；③轨迹优化问题参数化方法；④轨迹优化常用数值优化算法；⑤运载火箭发射轨道设计优化；⑥航天器再人轨迹设计优化；⑦航天器空间脉冲和有限推力最优轨道机动；⑧航天器轨迹优化软件。《航天器轨迹优化理论、方法及应用》内容丰富翔实，具有较强的前沿性和实用性，可作为高等院校飞行器设计及相关专业研究生和本科高年级学生的参考教材，也可供从事航天任务设计的研究人员和工程设计人员参考使用。