针对电推进航天器的轨道动力学与轨迹优化问题，《连续推力轨迹优化的协态初值估计与同伦延拓方法》总结了连续推力轨迹优化间接法的研究进展，探究了间接法中的协态初值估计和同伦延拓方法，提升了优化求解的最优性、收敛性和计算效率。第2 章和第3 章介绍了克服间接法初值敏感问题的两类方法：准确估计协态变量或增大收敛域，建立了协态变量和标称轨道之间的映射关系，提出了两个子系统组成的混合系统的同伦延拓方法。为了应对电推进日益广泛的应用场景，第4 章和第5 章研究了地球卫星在高精度模型下的时间和燃料最优多圈轨迹快速求解方法，构建了轨迹优化近似动力学模型，提出了自变量变换对应的协态变量映射，探究了多圈问题多局部解的特征，实现了电推进地球卫星数百圈转移的快速优化。《连续推力轨迹优化的协态初值估计与同伦延拓方法》可供从事航天器任务轨道设计、航天动力学与控制研究的相关人员参考，也适合相关专业研究生阅读。
第1章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 研究现状综述 4
1.2.1 连续推力轨迹优化方法 5
1.2.2 间接法协态初值猜测研究 9
1.2.3 同伦延拓方法研究 12
1.2.4 连续推力多圈轨迹优化方法 14
1.3 本书工作和创新点 16
1.3.1 本书工作 16
1.3.2 主要创新点 18
第2章 协态变量与标称轨道的映射关系 20
2.1 本章引论 20
2.2 连续推力轨迹优化模型 21
2.2.1 动力学模型和最优控制问题 21
2.2.2 两点边值问题及打靶法 23
2.3 一阶必要条件的理论分析与讨论 25
2.3.1 哈密顿函数的性质 26
2.3.2 线性等式约束条件 26
2.3.3 其他约束条件 28
2.4 线性映射方程 29
2.4.1 映射方程推导 29
2.4.2 解析协态初值估计 30
2.5 算例与分析 33
2.5.1 行星际交会问题 33
2.5.2 月球着陆问题 38
2.6 本章小结 41
第3章 混合系统同伦延拓方法 43
3.1 本章引论 43
3.2 混合系统同伦延拓优化问题 44
3.2.1 子系统模型及耦合函数 44
3.2.2 混合系统最优控制 46
3.3 基于同伦延拓方法的数值求解 48
3.3.1 线性化问题的解析求解 48
3.3.2 非线性问题的数值求解 51
3.4 算例与分析 53
3.4.1 地球至小行星Tempel 1交会问题 55
3.4.2 地球至小行星Dionysus交会问题 57
3.5 本章小结 60
第4章 多圈转移和交会的时间最优问题求解 62
4.1 本章引论 62
4.2 多圈轨迹优化模型 63
4.3 多圈轨迹优化问题的简化 66
4.3.1 Sundman变换下协态映射 66
4.3.2 等价边界条件及轨道平均化 72
4.3.3 解析协态初值 76
4.4 近似模型下多圈转移和交会轨迹求解 79
4.4.1 末端真经度固定问题的间接法求解 79
4.4.2 最优交会时刻分析 83
4.4.3 以真经度为自变量问题的间接法求解 85
4.5 高精度模型下多圈交会轨迹优化 86
4.6 本章小结 90
第5章 多圈交会的燃料最优问题求解 92
5.1 本章引论 92
5.2 燃料最优轨迹优化模型 93
5.3 多次同伦延拓求解算法 96
5.3.1 Sundman变换下协态映射 97
5.3.2 交会时间约束处理 99
5.3.3 解析协态初值 100
5.3.4 算法实现 102
5.4 算例与分析 105
5.5 本章小结 110
第6章 总结与展望 112
6.1 总结 112
6.2 展望 114
参考文献 115
在学期间完成的相关学术成果 132
致谢 134
