Введение к работе
Актуальность темы. Разработка реальной технической системы управления движением центра масс космического аппарата /КА/ предполагает возможность системной оценки различных проектных вариантов. Это, в свою очередь, требует наличия решений соответствующих математических задач оптимального управления при различного рода критериях оптимальности и возможно более общих предположениях. В настоящей работе решаются математические задачи оптимального управления движением центра масс КА переменной массы с реактивным двигателем большой ограниченной тяги при перелетах КА между поверхностью Луны и орбитой искусственного спутника Луны /ИСЛ/ при управлении вектором тяги. Рассматриваются наискорейшие перелеты, перелеты при минимальных затратах массы и при минимальном значении функционала , представляющего компромисс между затратами на перелеты времени и массы. Исследуемые задачи имеют как практический, так и самостоятельный теоретический интерес.
Цель работы. Целью работы является аналитический и численный анализ вышеупомянутых задач на основе синтеза методов теоретической и небесной механики, теории оптимального управления, вычислительных методов и получение оптимальных траекторий перелетов в широком наиболее интересном для практики диапазоне изменения параметров задачи.
Научная новизна. Впервые исследованы плоские и пространственные оптимальные перелеты между орбитами ИСЛ и поверхностью Луны .КА с реактивным двигателем большой ограниченной тяги с использованием сразу трех критериев оптимальности. Задачи оптимизации перелетов решены на основе принципа максимума. Для рассматриваемых задач, кроме задач о плоских оптимальных перелетах при фиксированной угловой дальности с минимальным расходом массы, точные численные решения соответствующих краевых задач принципа максимума получены впервые. (Дополнительно о содержащейся в диссертации научной новизне см. в разделе "Основные результаты диссертации").
Практическая ценность. Полученные программы оптимального управления перелетами КА между орбитами ИСЛ и поверхностью Луны могут быть использованы при создании и оценках реальных систем управления КА в таких перелетах.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались:
h&XVI,XV\l Научных чтениях по космонавтике, посвященных памяти академика С.П.Королева и других советских ученых -пионеров освоения космического пространства (Москва, 1992 г, 1993 г. ) ;
на Седьмом Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике ( Москва, 1991 г.) ;
на Ломоносовских чтениях ( Москва, 1990 г.) ;
на Международном симпозиуме ИЮТАМ по оптимальному управлению механическими системами (Москва, 1992 г.) ;
на семинарах МГУ им. М.В.Ломоносова (под рук. проф. В.В.Белецкого, проф. В.А.Егорова, доц. К.Г.Григорьева; проф. В.Г. Демина; проф. Ф.П.Васильева; проф. Н.П.Кидкова ) ;
на семинаре Института проблем механики РАН (под рук. академика РАН Ф.Л.Черноусько ) .
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в работах [1-9] .
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. В работе 122 страницы, 49 рисунков и 4 таблицы.