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辛Runge-Kutta方法在卫星交会对接中的非线性动力学应用研究

李庆军 叶学华 王博 王艳

李庆军, 叶学华, 王博, 王艳. 辛Runge-Kutta方法在卫星交会对接中的非线性动力学应用研究[J]. 应用数学和力学, 2014, 35(12): 1299-1307. doi: 10.3879/j.issn.1000-0887.2014.12.002
引用本文: 李庆军, 叶学华, 王博, 王艳. 辛Runge-Kutta方法在卫星交会对接中的非线性动力学应用研究[J]. 应用数学和力学, 2014, 35(12): 1299-1307. doi: 10.3879/j.issn.1000-0887.2014.12.002
LI Qing-jun, YE Xue-hua, WANG Bo, WANG Yan. Nonlinear Dynamic Behavior of the Satellite Rendezvous and Docking Based on the Symplectic Runge-Kutta Method[J]. Applied Mathematics and Mechanics, 2014, 35(12): 1299-1307. doi: 10.3879/j.issn.1000-0887.2014.12.002
Citation: LI Qing-jun, YE Xue-hua, WANG Bo, WANG Yan. Nonlinear Dynamic Behavior of the Satellite Rendezvous and Docking Based on the Symplectic Runge-Kutta Method[J]. Applied Mathematics and Mechanics, 2014, 35(12): 1299-1307. doi: 10.3879/j.issn.1000-0887.2014.12.002

辛Runge-Kutta方法在卫星交会对接中的非线性动力学应用研究

doi: 10.3879/j.issn.1000-0887.2014.12.002
基金项目: 国家自然科学基金(11172239;11372252); 高校博士点基金(20126102110023);中央高校基本科研业务费专项资金(310201401JCQ01001;3102014JCQ01041)
详细信息
    作者简介:

    李庆军(1992—),男,广东人,博士生(通讯作者. E-mail: lqingjun@163.com).

  • 中图分类号: O313.7

Nonlinear Dynamic Behavior of the Satellite Rendezvous and Docking Based on the Symplectic Runge-Kutta Method

Funds: The National Natural Science Foundation of China(11172239;11372252)
  • 摘要: 卫星交会对接问题是实现太空平台等空间系统的关键问题之一.考虑了由于地球引力作用而引起的卫星交会对接中的非线性动力学问题.首先,采用能量方法给出Lagrange函数;然后,通过引入广义坐标和广义动量,以及Legendre变换,得到Hamilton方程;随后,采用辛Runge-Kutta方法求解该Hamilton方程,并与传统的四阶Runge-Kutta方法对比.数值结果表明:辛Runge-Kutta方法能够在积分过程中长时间保持系统的固有特性,为天体动力学问题的研究提供了良好的数值方法.
  • [1] 周建平. 空间交会对接技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2013: 1-19.(ZHOU Jian-ping. Space Rendezvous and Docking Technology[M]. Beijing: National Defence Industry Press, 2013: 1-19.(in Chinese))
    [2] Clohessy W H, Wiltshire R S. Terminal guidance system for satellite rendezvous[J]. Journal of Aerospace Science,1960,27(9): 653-658.
    [3] 林来兴. 空间交会动力学和安全模式[J]. 宇航学报, 1993,14(1): 1-6.(LIN Lai-xing. Dynamics and safe mode of space rendezvous[J]. Journal of Astronautics,1993,14(1): 1-6.(in Chinese))
    [4] 周建平. 天宫一号/神舟八号交会对接任务总体评述[J]. 载人航天, 2012,18(1): 1-5.(ZHOU Jian-ping. A review of Tiangong-1/Shenzhou-8 rendezvous and docking mission[J]. Manned Spaceflight,2012,18(1): 1-5.(in Chinese))
    [5] 杏建军. 编队卫星周期性相对运动轨道设计与构形保持研究[D]. 博士学位论文. 长沙: 国防科学技术大学, 2007.(XING Jian-jun. Study on formation design and stationkeeping of spacecraft formation flying[D]. PhD Thesis. Changsha: National University of Defense Technology, 2007.(in Chinese))
    [6] 林来兴. 交会对接动力学模型和动力学特性[J]. 中国空间科学技术, 1994,14(3): 47-53.(LIN Lai-xing. Dynamic model and behaviour of space rendezvous[J]. Chinese Space Science and Technology,1994,14(3): 47-53.(in Chinese))
    [7] 应祖光. 高等动力学——理论及应用[M]. 杭州: 浙江大学出版社, 2011: 36-65.(YING Zhu-guang. Advanced Dynamics—Theory and Application[M]. Hangzhou: Zhejiang University Press, 2011: 36-65.(in Chinese))
    [8] 冯康, 秦孟兆. 哈密尔顿系统的辛几何算法[M]. 杭州: 浙江科技出版社, 2003: 185-205.(FENG Kang, QIN Meng-zhao. Symplectic Geometric Algorithms for Hamiltonian Systems[M]. Hangzhou: Zhejiang Science and Technology Press, 2003: 185-205.(in Chinese))
    [9] 赵衍辉, 刘宏伟. 经典哈密顿力学的辛算法[J]. 白城师范学院学报, 2009,23(6): 14-16.(ZHAO Yan-hui, LIU Hong-wei. The symplectic method of the classical Hamilton mechanics[J]. Journal of Baicheng Normal College,2009,23(6): 14-16.(in Chinese))
    [10] 李贵华,不动泛系定理及其进展,大自然探素(待发表).
    [11] FENG Kang. On difference schemes and symplectic geometry[C]// Proceeding of the 5th Intern Symposium on Differential Geometry and Differential Equations . Beijing: Science Press, 1985: 42-58.
    [12] Sanz-Serna J M. Runge-Kutta schemes for Hamiltonian systems[J]. BIT Numerical Mathematics,1988,28(4): 877-883.
    [13] Lasagni F M. Canonical Runge-Kutta methods[J]. Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Physik (ZAMP),1988,39(6): 952-953.
    [14] Suris Y B. On the canonicity of mappings that can be generated by methods of Runge-Kutta type for integrating systems x=- U/ x[J].Zh Vychisl Mat i Mat Fiz,1989,29(2): 202-211.
    [15] 刘林, 廖新浩, 赵长印, 王昌彬. 辛算法在动力天文中的应用[J]. 天文学报, 1994,35(1): 51-66.(LIU Lin, LIAO Xin-hao, ZHAO Zhang-yin, WANG Chang-bin. Application of symplectic integrators to dynamical astronomy [J]. Acta Astronomica Sinica,1994,35(1): 51-66.(in Chinese))
    [16] 刘林, 廖新浩, 季江徽. 辛算法在近地小行星轨道演化数值研究中的应用[J]. 计算物理, 1997,14(4): 649-651.(LIU Lin, LIAO Xin-hao, JI Jiang-hui. The application of symplectic algorithm on numerical research of the orbital evolution of the NEAS[J]. Chinese Journal of Computational Physics,1997,14(4): 649-651.(in Chinese))
    [17] 蒋长锦. 四级四阶对角隐式辛Runge-Kutta方法参数计算[J]. 数值计算与计算机应用, 2002,23(3): 161-166.(JIANG Chang-jin. On compute of parameters for 4-stage 4-order diagonally implicit symplectic Runge-Kutta methods[J].Journal of Numerical Methods and Computer Applications,2002,23(3): 161-166.(in Chinese))
    [18] Tang Y F. The symplecticity of multi-step methods[J]. Computers & Mathematics With Applications,1993,25(3): 83-90.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-06-03
  • 修回日期:  2014-10-09
  • 刊出日期:  2014-12-15

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