中国空间科学技术 ›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (3): 50-56.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0032

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空天飞机再入轨迹的变精度序列优化方法

朱俊杰, 余雄庆*, 罗东明, 王宇   

  1. 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点实验室,南京210016
  • 收稿日期:2015-09-01 修回日期:2015-11-11 出版日期:2016-06-25 发布日期:2016-02-24
  • 作者简介:朱俊杰(1989-),男,硕士研究生,1248400207@qq.com,主要研究方向为飞行器总体设计 *余雄庆(1965-),男,教授,yxq@nuaa.edu.cn,主要研究方向为飞行器多学科优化设计和总体设计理论

Avariable-fidelitysequentialoptimizationmethodforreentrytrajectoryofspaceplane

 ZHU  Jun-Jie, YU  Xiong-Qing*, LUO  Dong-Ming, WANG  Yu   

  1. KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefense-AdvancedDesignTechnologyofFlightVehicle,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China
  • Received:2015-09-01 Revised:2015-11-11 Published:2016-06-25 Online:2016-02-24

摘要: 为提高空天飞机再入轨迹优化方法的稳健性和精度,提出一种变精度序列优化方法。优化计算过程分为3个步骤:首先进行预优化,即在粗离散情况下,应用混合优化方法进行轨迹优化,获得各时间点设计变量的最优解;然后对预优化的结果进行一元全区间插值处理,获得细离散情况下设计变量的初值;最后进行精细优化,获得精度更高的计算结果。算例结果表明,变精度序列优化方法能稳健地求解空天飞机再入轨迹优化问题,并能以较少的计算量获得满足精度要求的优化结果。

关键词: 空天飞机, 再入轨迹, 优化, 混合优化, 插值

Abstract: Avariable-fidelitysequentialoptimizationmethodforreentrytrajectorydesignofaspaceplanewasproposedtoincreaserobustnessandaccuracyoftheoptimization.Theoptimizationprocessconsistedofthreesteps.Firstly,  therewasapreoptimization,inwhichforacoarsediscretecase,theoptimalsolutionofdesignvariablesforeachdiscretizedpointwasobtainedbyusingahybridoptimizationmethod.Secondly,  initialvaluesofthediscretizedpointsinarefineddiscretecasewereobtainedbyusinglinearinterpolationfromthepre-optimizationsolution.Finally,thetrajectoryoptimizationintherefineddiscretecasewasconducted,andmoreaccurateoptimizationresultswereobtained.Ademonstrationexamplewasusedtovalidatetheproposedmethod.Theresultsindicatethatthereentrytrajectoryoptimizationproblemcanbesolvedrobustlywithsatisfiedaccuracyandlesscomputationalburden.

Key words: spaceplane, reentrytrajectory, optimization, hybridoptimization, interpolation