內容簡介

本篇接著對衛(wèi)星軌道轉移進行仿真，以霍曼轉移為例,，將一顆衛(wèi)星從高度300km的停泊軌道轉移到高度 36000km的圓軌道,，并改變軌道傾角。本篇將在此基礎上,，介紹并應用Differential Corrector,，實現(xiàn)自動計算軌道機動時的速度變化量,。

一、霍曼轉移回顧

在上一篇STK特定問題建模（七）衛(wèi)星軌道轉移中,，使用Astrogator模塊并定義了執(zhí)行任務的MCS序列以實現(xiàn)軌道轉移,，主要分為以下六個步驟：

衛(wèi)星霍曼軌道轉移共需進行兩次軌道機動,。上一篇仿真中直接給定了軌道機動時的速度變化量（預先計算）,。另一種方式是利用Astrogator模塊中的target sequence，自動計算軌道機動參數(shù),。

二,、target sequence 及 Differential Corrector

第一篇衛(wèi)星軌道轉移文章中，衛(wèi)星內軌道與外軌道傾角均為0,，此時第一次軌道機動速度改變量為2421m/s,，第二次為1465m/s。本次仿真中,，設置內軌道與外軌道傾角均為30°,，并由Differential Corrector自動計算軌道機動所需的速度改變量。

2.1 target sequence

MCS中的target sequence根據(jù)所要實現(xiàn)的目標來定義機動和推演,。在target下可以嵌套其他的任務,。執(zhí)行時將根據(jù)target的配置文件自動調整嵌套任務的參數(shù)，從而實現(xiàn)既定任務目標,。

在STK特定問題建模（七）衛(wèi)星軌道轉移仿真基礎上,，首先將初始段Inner Orbit的傾角改為30°。其次,，創(chuàng)建一個target sequence,，并將第一次軌道機動任務（DV1）嵌套在target段下

可以看到，target sequence右端的列表定義了配置文件（Profiles）,，點擊Name上方的白色按鈕,，新建配置文件，可以看到共有12種配置方式：

此十二種配置方式中,，Differential Corrector,、Sparse Nonlinear Optimizer (SNOPT),、Interior Point Optimizer (IPOPT),、Plugin、Single Parameter Bisection五種配置文件可以通過不同的求解方式自動修改嵌套任務的參數(shù),，從而實現(xiàn)既定任務目標,。其余7種配置文件可以自動修改嵌套任務的分段,。本篇將介紹其中的Differential Corrector配置。

2.1 第一次軌道機動

差分校正器配置文件（Differential Corrector）以求解嵌套任務中的特定參數(shù)（自變量）為目標,。根據(jù)定義的任務目標（因變量）,，利用差分修正算法改變自變量的值。

使用差分校正器,，需設置自變量,、因變量、求解算法,、迭代輪數(shù)等選項,。接下來以衛(wèi)星軌道機動為例進行詳細說明。

我們的目標是自動計算衛(wèi)星軌道機動時的速度變化量,，因此,，需要將這一參數(shù)設置為自變量。選中DV1任務,，可以發(fā)現(xiàn),，將其嵌套在Target sequence下后，可設定的軌道參數(shù)（X Y Z速度）右端出現(xiàn)了紅色圓圈：

通過勾選紅色圓圈,，即可將該變量設置為自變量,，從而利用差分校正器自動計算該參數(shù)的值。為自動計算軌道機動時的速度變化量,，勾選X軸：

接下來需要設置計算目標,，即因變量。點擊MCS窗口下的Results,，選中Keplerian Elements下的Radius of Apoapsis,，即根據(jù)軌道轉移遠地點的半徑來自動計算機動時的X軸速度。

接下來對差分校正器進行配置,。選中Target sequence,，點擊Properties：

可以看到，之前定義的自變量出現(xiàn)在Control parameter下,，因變量出現(xiàn)在Equality constraint下,。勾選use，啟用這兩個變量,，并設置Radius of Apoapsis的目標值（desired value）為42238km,。

設置Control parameter下的Max. Step為0.3 km/sec。

打開Convergence屬性頁面,，設置最大迭代輪數(shù)為50,，并勾選顯示計算狀態(tài)。

此外,，將設置的target sequence生效,，將Action選為Run Active Profiles

2.2 第二次軌道機動

同理,，我們創(chuàng)建另一個Target sequence，并將DV2（第二次軌道機動）嵌套在其下面,，勾選X軸速度為自變量,，并設置偏心率（Keplerian Elements——Eccentricity）為因變量，從而使差分校正器根據(jù)目標偏心率值自動計算第二次軌道機動速度改變量,。在Target的屬性下,，將自變量的Max. Step設置為0.3km/s，將目標偏心率設置為0,。

2.3 生成任務

完成設置后,，運行MCS，窗口中彈出差分校正器計算結果：

可以看到,，為了滿足目標（內外軌道傾角30°,，外圓軌道半徑42238km，偏心率0）,，第一次機動速度改變量為2458.17m/s,，第二次速度改變量為1465m/s。同時,，3D窗口中也顯示了根據(jù)自動計算的參數(shù)生成的軌道,。

三、改變軌道傾角

在完成以上軌道機動后,，增加新的任務段,，改變外圓軌道傾角至0°。要進行零傾角平面變軌,，衛(wèi)星必須位于升交點或降交點,。本次仿真令其在升交點處進行變軌。

改變外圓軌道推演任務段屬性,，新建停止條件,，選中Ascendingnode，并刪除原有的停止條件（duration）

運行MCS段,，生成的軌道改變如下

創(chuàng)建新的Target sequence,，并在其下嵌套機動任務段，命名為DV3,。設置機動方式為Impulsive,，并將X、Y軸速度均設置為自變量,，而后點擊Result,，將Keplerian Elements下的偏心率以及傾角均設置為因變量。

改變Target sequence的屬性，選中自變量與因變量,，并設置迭代相關參數(shù)。

而后,，創(chuàng)建平面變軌后的軌跡推演任務段,，停止方式為持續(xù)時間（43200s），最終生成的軌道如下：