中国空间科学技术

›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (6): 17-25.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.06.003

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基于网格细化技术的地球-火星转移轨道优化

 谷良贤1, 赵吉松2   

  1. （1西北工业大学航天学院，西安710072） （2北京空天技术研究所，北京100074）
  • 收稿日期:2012-12-02 修回日期:2013-03-20 出版日期:2013-12-25 发布日期:2013-12-25
  • 作者简介:谷良贤 1957年生，2002年获西北工业大学飞行器设计专业博士学位，教授。研究方向为飞行器总体设计、轨迹优化、多学科设计优化等。
  • 基金资助:

    西北工业大学博士论文创新基金（CX200902）资助项目

Earth-to-MarsTransferOrbitOptimizationBasedonMeshRefinement

 GU  Liang-Xian1, ZHAO  Ji-Song2   

  1. (1SchoolofAstronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710072)
    (2BeijingAerospaceTechnologyInstitute,Beijing100074)  
  • Received:2012-12-02 Revised:2013-03-20 Published:2013-12-25 Online:2013-12-25

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被引次数

3

摘要： 文章从细化效率、易用性和适应性等角度对基于数据压缩原理的网格细化算法进行改进，与基于局部配点法开发的通用轨迹优化方法（考虑非线性规划的规范化处理、稀疏特性和数值微分算法）相结合，构建出一种非光滑轨迹优化方法。对地球—火星转移轨道进行了优化，结果表明：所述方法能够高精度、快速求解地球—火星转移轨道优化问题，能够在轨道变化剧烈区域加密网格，在轨道变化平坦区域采用较稀的网格，具有较好的适应性和在线优化的潜力；采用控制变量作为网格细化函数即可捕捉到状态变量的剧烈变化；对于地球—火星转移轨道优化问题，推力方向角定义在[0°,360°)比定义在[-180°,180°)更利于数值优化。

关键词: 配点法, 网格细化, 地球&mdash, 火星转移轨道

Abstract: Ageneralnonsmoothtrajectoryoptimizationapproachwaspresented.Themeshrefinementprocedurebasedondatacompressondyadicgridswasimprovedtoincreasetheefficiency,usabilityandflexibility,andwasthencombinedwiththelocalcollocationmethodwhichtookadvantageofscaling,sparsityanddifferentnumericaldifferentiationofnonlinearprogramming(NLP).NumericalsimulationonEarth-to-Marstransferorbitoptimizationdemonstratesthattheapproachcapturesnonsmoothregionsexactlywithdensitymeshandhasthepotentialofon-boardoptimization.Furthermore,theapproachcapturesnon-smoothregionsofstateseventhoughthemeshisrefinedaccordingtothecontrolvariables.ForEarth-to-Marstransferorbitoptimization,itisbettertodefinethethrustanglein[0,360°)thanthatin[-180°,180°).

Key words: Collocationmethod, Meshrefinement, Earth-to-Marstransferorbit