直接优化算法在快速交会组合变轨策略中的应用.pdf

《直接优化算法在快速交会组合变轨策略中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第２３卷第２期载人航天Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．２２０１７年４月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＡｐｒ．２０１７直接优化算法在快速交会组合变轨策略中的应用１，２１３３李萌，龚胜平，彭坤，马晓兵（１．清华大学航天航空学院，北京１０００８４；２．北京航天飞行控制中心，北京１０００９４；３．中国空间技术研究院载人航天总体部，北京１０００９４）摘要：快速交会远程导引段轨道机动过程中，交会时间受限、考虑测控约束的最小燃料消耗脉冲交会属于多变量优化问题，需要建立一种混合的优化算法对问题求解。建立了基于Ｌａｍｂｅｒｔ双脉冲的多脉冲快速变轨策略模型，给出一种三步串行的混合智能优化算法对模型进

2、行求解。首先利用粒子群算法搜到全局最优解的近似解；然后以全局最优解的近似解作为二体模型的初解，用序列二次规划算法对全局最优解的近似解进行局部优化，所得解为精度较高的精确解；最后以二体模型下所得的解为初值，用最小二乘法解非线性摄动约束的快速交会问题。使用三步串行的混合优化算法对基于轨道要素的变轨策略进行仿真验证与分析。仿真结果表明，该算法能够规划出椭圆轨道到圆轨道共面、两椭圆轨道异面以及考虑测控约束情况下的快速交会轨道机动策略。关键词：快速交会；优化算法；组合变轨；速度增量；测控约束中图分类号：Ｖ５２６文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１７）０２⁃０１５６⁃

3、０７ＡppｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＤｉｒｅｃｔＯpｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎＳｙｎｔｈｅｔｉｃＯｒｂｉｔＭａｎｅｕｖｅｒＳｔｒａｔｅｇｙｏｆＳｈｏｒｔＲｅｎｄｅｚｖｏｕｓ１，２１３３ＬＩＭｅｎｇ，ＧＯＮＧＳｈｅｎｇｐｉｎｇ，ＰＥＮＧＫｕｎ，ＭＡＸｉａｏｂｉｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｏｎｔｒｏｌＣｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ；３．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅＳｙｓｔｅ

4、ｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｏｒｂｉｔｍａｎｅｕｖｅｒａｔｔｈｅｌｏｎｇ⁃ｒａｎｇｅｇｕｉｄａｎｃｅｓｔａｇｅｏｆｔｈｅｓｈｏｒｔｒｅｎｄｅｚｖｏｕｓａｎｄｄｏｃｋｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｉｓａｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｏｆｔｈｅｒｅｎｄｅｚｖｏｕｓｔｉｍｅａｎｄｔｈｅｉｍｐｕｌｓｉｖｅｒｅｎｄｅｚｖｏｕｓｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｏｆｍｉｎｉｍｕｍｆｕｅｌｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｔｅｌｅｍｅｔｒｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｃｏｎｓｔｒａｉｎ

5、ｔｉｓａｍｕｌｔｉ⁃ｖａｒｉａｂｌｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍ．Ｓｏ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｈｙｂｒｉｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｓｏｌｖｅｉｔ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＬａｍｂｅｒｔｔｗｏｉｍｐｕｌｓｅｏｆｍｕｌｔｉｐｕｌｓｅｒａｐｉｄｍａｎｅｕｖｅｒｓｔｒａｔｅｇｙｍｏｄｅｌ，ａｔｈｒｅｅ⁃ｓｔｅｐｓｅｒｉａｌｈｙｂｒｉｄｉｎｔｅｌｌｉ⁃ｇｅｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅＰＳＯｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｅ

6、ａｒｃｈｔｈｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍａｌｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｗｏｂｏｄｙｍｏｄｅｌａｎｄｌｏｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｗｉｔｈｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｑｕａｄｒａｔｉｃｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｔｈｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓａｎｅｘａｃｔｓｏ⁃ｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌ

7、ｙ，ｔａｋｅｎｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｗｏ⁃ｂｏｄｙｍｏｄｅｌａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｖａｌｕｅ，ｔｈｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｈｏｒｔｒｅｎｄｅｚｖｏｕｓｗｉｔｈｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｃｏｎ⁃ｓｔｒａｉｎｔｓ．Ｔｈｅｔｈｒｅｅ⁃ｓｔｅｐｓｅｒｉａｌｈｙｂｒｉｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔｈｅｏｒｂｉｔａｌｅｌ⁃ｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｍａｎｅｕｖｅｒｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａ