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航天系統優化方法(國防科技大學十四五規劃教材)

  • 作者：編者:楊震//羅亞中//朱閱?//郭祥//郭帥等|責編:胡詩倩
  • 出版社：國防科大
  • ISBN：9787567307315
  • 出版日期：2026/07/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：428
人民幣：RMB 128 元      售價：元
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內容大鋼
    本書緊扣航天系統軌道設計、任務運營、飛行器多學科設計等核心優化需求，以軌道優化為脈絡，系統梳理適配不同航天場景的多類先進優化理論與演算法體系。全書分設基礎優化理論、非線性優化、智能優化、最優控制、神經網路快速預估、離散事件調度優化、多學科代理模型優化七大模塊，覆蓋脈衝軌道機動、多星軌道交會、連續推力軌跡、軌道機動快速估算、空間站運營調度、運載火箭與飛行器氣動外形多學科設計等典型工程場景，兼顧理論推導與航天工程實際應用。本書面向航空航天相關專業的本科與研究生師生，以及深耕航天動力學與任務規劃的科研人員，致力於搭建從理論到工程落地的優化方法橋樑。
作者介紹
編者:楊震//羅亞中//朱閱?//郭祥//郭帥等|責編:胡詩倩
目錄
第1章  概論
  1.1  優化問題建模
    1.1.1  優化問題實例
    1.1.2  優化問題模型
    1.1.3  優化問題分類
  1.2  優化問題求解
    1.2.1  求解步驟
    1.2.2  求解方法
    1.2.3  優化問題的解
    1.2.4  優化演算法性能評價
    1.2.5  典型優化測試函數
  1.3  數學預備知識
    1.3.1  梯度
    1.3.2  Hessian 矩陣
    1.3.3  多元函數的二階 Taylor 展開式
    1.3.4  凸集與凸函數
    1.3.5  最優性條件
    1.3.6  優化演算法的結構
  1.4  本書內容安排
    1.4.1  章節結構
    1.4.2  使用建議
  習題
第2章  脈衝推力軌道非線性優化方法
  2.1  航天器軌道優化問題
    2.1.1  軌道力學基礎
    2.1.2  軌道機動優化問題
    2.1.3  脈衝推力軌道優化建模
  2.2  一維搜索方法
    2.2.1  進退法
    2.2.2  消去法
    2.2.3  黃金分割法
    2.2.4  插值法
    2.2.5  牛頓法
  2.3  無約束優化方法
    2.3.1  坐標輪換法
    2.3.2  模式搜索法
    2.3.3  單純形搜索法
  2.4  約束優化方法
    2.4.1  約束優化問題的最優性條件
    2.4.2  拉格朗日乘子法
    2.4.3  罰函數法
    2.4.4  序列二次規劃方法
  2.5  脈衝推力軌道非線性優化實例
    2.5.1  共面圓軌道交會優化
    2.5.2  同圓軌道交會優化
    2.5.3  異面圓軌道交會優化
  習題
第3章  多航天器遍歷交會軌道智能優化方法
  3.1  多航天器遍歷交會軌道優化問題
    3.1.1  問題描述

    3.1.2  優化模型
  3.2  智能優化演算法分類
    3.2.1  進化類演算法
    3.2.2  群智能演算法
    3.2.3  模擬退火演算法
    3.2.4  禁忌搜索演算法
    3.2.5  神經網路演算法
  3.3  遺傳演算法
    3.3.1  演算法起源
    3.3.2  基本思想
    3.3.3  編碼與解碼
    3.3.4  適應度函數
    3.3.5  遺傳操作
    3.3.6  算例分析
  3.4  遺傳演算法的改進
    3.4.1  二倍體遺傳演算法
    3.4.2  多種群遺傳演算法
    3.4.3  自適應遺傳演算法
  3.5  粒子群優化演算法
    3.5.1  起源與基本思想
    3.5.2  基本原理
    3.5.3  算例分析
  3.6  蟻群優化演算法
    3.6.1  起源與基本思想
    3.6.2  基本原理
    3.6.3  算例分析
  3.7  多航天器遍歷交會軌道智能優化實例
    3.7.1  求解策略分析
    3.7.2  優化演算法適應性改造
    3.7.3  算例分析
  習題
第4章  連續推力軌道最優控制方法
  4.1  連續推力最優控制問題
    4.1.1  連續推力航天器軌道交會問題
    4.1.2  連續推力航天器空間攔截問題
    4.1.3  登月艙軟著陸問題
  4.2  最優控制方法概述
    4.2.1  數學模型
    4.2.2  應用類型
    4.2.3  發展歷史
  4.3  變分法
    4.3.1  泛函與變分的數學基礎
    4.3.2  無條件泛函極值的變分原理
    4.3.3  等式約束泛函極值的變分原理
  4.4  極小值原理
    4.4.1  變分法的局限性
    4.4.2  連續系統的極小值原理
  4.5  線性二次型最優控制
    4.5.1  線性二次型最優控制的數學描述
    4.5.2  有限時間狀態調節器

    4.5.3  無限時間狀態調節器
  4.6  最優控制的數值方法
    4.6.1  直接打靶法
    4.6.2  直接配點法
    4.6.3  高斯偽譜法
  4.7  最優控制問題求解實例
    4.7.1  最速降線問題求解
    4.7.2  登月艙軟著陸問題求解
    4.7.3  連續推力航天器軌道交會問題求解
  習題
第5章  軌道機動快速估計神經網路方法
  5.1  軌道機動快速估計問題
  5.2  神經網路方法概述
    5.2.1  起源與基本思想
    5.2.2  發展歷史
    5.2.3  基本功能
  5.3  神經網路建模基礎
    5.3.1  生物神經元結構
    5.3.2  人工神經元結構
    5.3.3  神經網路的分類
    5.3.4  神經網路的學習規則
    5.3.5  神經網路的泛化能力
  5.4  感知機
    5.4.1  單層感知機
    5.4.2  單層感知機的功能
    5.4.3  單層感知機的局限
    5.4.4  單層感知機的學習演算法
    5.4.5  多層感知機
  5.5  誤差反向傳播神經網路
    5.5.1  基於 BP 演算法的多層感知機模型
    5.5.2  BP 演算法
    5.5.3  BP 神經網路參數設計
  5.6  反饋神經網路
    5.6.1  離散型 Hopfield 神經網路
    5.6.2  連續型 Hopfield 神經網路
  5.7  軌道機動快速估計實例
    5.7.1  軌道交會機動衝量變化規律分析
    5.7.2  最優衝量估計流程
    5.7.3  算例分析
  習題
第6章  空間站運營任務離散事件優化方法
  6.1  空間站運營任務優化問題
  6.2  空間站運營離散事件優化建模
    6.2.1  優化實體要素建模
    6.2.2  問題描述要素建模
  6.3  基於策略定製的啟髮式優化方法
    6.3.1  優化衝突分析及化解
    6.3.2  啟髮式策略制定
    6.3.3  優化演算法設計
    6.3.4  算例分析

  6.4  基於個體修正的單目標全局優化方法
    6.4.1  基於個體修正的優化模型
    6.4.2  基於個體修正的優化演算法設計
    6.4.3  算例分析
  習題
第7章  航天系統多學科代理模型優化方法
  7.1  航天系統多學科優化問題
    7.1.1  運載火箭總體參數優化問題
    7.1.2  飛行器氣動外形優化問題
  7.2  代理模型優化方法基本框架
  7.3  實驗設計方法
    7.3.1  實驗設計基本原理
    7.3.2  拉丁超立方實驗設計方法
    7.3.3  優化拉丁超立方實驗設計方法
  7.4  代理模型構建方法
    7.4.1  多項式代理模型構建方法
    7.4.2  徑向基函數代理模型構建方法
  7.5  面向全局優化的自適應採樣方法
    7.5.1  優化採樣的局部開發和全局探索
    7.5.2  開發/探索平衡採樣準則構造
    7.5.3  代理模型優化中的約束處理方法
    7.5.4  代理模型優化的流程
  7.6  代理模型優化方法應用實例
    7.6.1  運載火箭總體代理模型優化實例
    7.6.2  氣動外形代理模型優化實例
  習題
附錄：航天系統優化問題建模與求解實驗
實驗一：航天器軌道設計優化問題目標函數建模
實驗二：兩脈衝軌道交會問題非線性優化求解
實驗三：多脈衝軌道交會問題智能優化求解
實驗四：連續推力軌道交會問題最優控制打靶法求解
實驗五：基於神經網路的軌道交會總速度增量快速估計
實驗六：空間站在軌運營任務優化求解
實驗七：固體運載火箭總體參數代理模型優化求解
綜合大作業：優化方法在某問題中的應用
參考文獻

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