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基于切换系统的小推力轨迹优化协态初始化方法

武迪 程林 王伟 李俊峰

武迪, 程林, 王伟, 李俊峰. 基于切换系统的小推力轨迹优化协态初始化方法[J]. 深空探测学报(中英文). doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200090
引用本文: 武迪, 程林, 王伟, 李俊峰. 基于切换系统的小推力轨迹优化协态初始化方法[J]. 深空探测学报(中英文). doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200090
WU Di, CHENG Lin, WANG Wei, LI Junfeng. Analytical Initialization For Low-Thrust Trajectory Optimization Based on Switching System[J]. Journal of Deep Space Exploration. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200090
Citation: WU Di, CHENG Lin, WANG Wei, LI Junfeng. Analytical Initialization For Low-Thrust Trajectory Optimization Based on Switching System[J]. Journal of Deep Space Exploration. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200090

基于切换系统的小推力轨迹优化协态初始化方法

doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200090
基金项目: 国家自然科学基金(11872223,11902174)
详细信息
    作者简介:

    武迪(1996– ),男,博士生,主要研究方向:航天器小推力轨迹优化,导航制导与控制。通讯地址:北京市海淀区清华大学航天航空学院N904(100084)电话:13261766691 E-mail:wud17@mails.tsinghua.edu.cn

    通讯作者:

    李俊峰(1964– ),男,教授,博士生导师,主要研究方向:航天动力学与控制。本文通讯作者。通讯地址:清华大学蒙民伟科技大楼(100084)E-mail:lijunf@mail.tsinghua.edu.cn

  • ● The low-thrust fuel-optimal control problem is solved starting from an analytical solution. ● A switched system is established with a new type of switching function formulation. ● High efficiency solving algorithm is achieved via homotopy to the switching system.
  • 中图分类号: V412.41

Analytical Initialization For Low-Thrust Trajectory Optimization Based on Switching System

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  • 文章访问数:  28
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-07
  • 修回日期:  2021-01-10

基于切换系统的小推力轨迹优化协态初始化方法

doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200090
    基金项目:  国家自然科学基金(11872223,11902174)
    作者简介:

    武迪(1996– ),男,博士生,主要研究方向:航天器小推力轨迹优化,导航制导与控制。通讯地址:北京市海淀区清华大学航天航空学院N904(100084)电话:13261766691 E-mail:wud17@mails.tsinghua.edu.cn

    通讯作者: 李俊峰(1964– ),男,教授,博士生导师,主要研究方向:航天动力学与控制。本文通讯作者。通讯地址:清华大学蒙民伟科技大楼(100084)E-mail:lijunf@mail.tsinghua.edu.cn
  • ● The low-thrust fuel-optimal control problem is solved starting from an analytical solution. ● A switched system is established with a new type of switching function formulation. ● High efficiency solving algorithm is achieved via homotopy to the switching system.
  • 中图分类号: V412.41

摘要: 传统同伦方法通常将小推力燃料最优问题转化为能量最优问题求解,以增加间接法求解的收敛率,但求解能量最优问题仍需要猜测协态初值以初始化求解算法。该研究针对小推力燃料最优问题,将其优化模型嵌入到切换系统,从而将该问题转化为具有解析协态初值的优化问题进行求解,进一步提高了求解的收敛率,并能够以解析协态初值初始化求解算法。首先,将切换系统优化模型与小推力优化模型相结合,常规的切换系统的切换函数是由最优控制得出的,而本研究则采用了人为设计给定的切换函数,实现了不同系统之间的切换和联系;其次,基于标称轨道线性化的方法,给出了具有解析协态初值的目标系统的设计,无需复杂标称轨道即可实现协态初始化;最后,数值仿真验证了该方法的有效性,相比于传统同伦方法具有更高的求解效率。

注释:
1)  ● The low-thrust fuel-optimal control problem is solved starting from an analytical solution. ● A switched system is established with a new type of switching function formulation. ● High efficiency solving algorithm is achieved via homotopy to the switching system.

English Abstract

武迪, 程林, 王伟, 李俊峰. 基于切换系统的小推力轨迹优化协态初始化方法[J]. 深空探测学报(中英文). doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200090
引用本文: 武迪, 程林, 王伟, 李俊峰. 基于切换系统的小推力轨迹优化协态初始化方法[J]. 深空探测学报(中英文). doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200090
WU Di, CHENG Lin, WANG Wei, LI Junfeng. Analytical Initialization For Low-Thrust Trajectory Optimization Based on Switching System[J]. Journal of Deep Space Exploration. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200090
Citation: WU Di, CHENG Lin, WANG Wei, LI Junfeng. Analytical Initialization For Low-Thrust Trajectory Optimization Based on Switching System[J]. Journal of Deep Space Exploration. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200090
参考文献 (11)

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