ABAMGuid+：一种使用增强倾斜角调制的改进大气捕获制导框架

大气捕获是指利用单次穿越大气层产生的气动力，将双曲线接近轨道转换为被捕获的目标轨道。大气捕获制导系统必须对显著的环境变化和建模不确定性具有鲁棒性，尤其是在大气特性和进入条件方面。近期研究表明，同时控制倾斜角和攻角（一种称为增强倾斜角调制 (ABAM) 的策略）可以提高对进入状态和大气不确定性的鲁棒性。在本工作中，我们推导了使用 ABAM 的大气捕获飞行器的最优控制解。我们首先使用线性气动模型表述问题，并利用庞特里亚金极小值原理推导出闭式最优控制剖面。为提高建模保真度，我们还考虑了二次气动模型，并直接利用最优性条件获得解。两种表述均使用高斯伪谱方法（通过 GPOPS，一种用于伪谱最优控制的软件工具）进行数值求解，以验证解析解。随后，我们引入一种新颖的大气捕获制导算法 ABAMGuid+，该算法通过模仿最优控制解的结构间接最小化推进剂消耗，避免了在线求解完整最优控制问题的复杂性，从而实现高效制导。对天王星大气捕获任务的大量蒙特卡洛模拟表明，与先前方法相比，ABAMGuid+ 提高了捕获成功率并降低了捕获后的推进剂需求。