Обзор методов оптимизации траекторий космических аппаратов с использованием дискретных множеств псевдоимпульсов
Автор: Улыбышев Юрий Петрович
Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia
Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов
Статья в выпуске: 4 (15), 2016 года.
Бесплатный доступ
Представлен обзор новых методов оптимизации траекторий космических аппаратов с непрерывной тягой. Методы основаны на дискретизации траектории по времени полета на малые сегменты и на близкие к равномерной дискретной аппроксимации направления вектора тяги множеством псевдоимпульсов с ограничением их неравенством на каждом сегменте. Задача оптимизации - минимизация суммарной характеристической скорости. Оптимальный импульс на каждом сегменте может быть представлен как сумма ненулевых псевдоимпульсов с ограничением их суммарной характеристической скорости. Терминальные условия представляются как линейное матричное уравнение. Матричное неравенство на суммы всех псевдоимпульсов используется для преобразования задачи в форму линейного программирования высокой размерности. Непрерывные маневры включают наборы смежных сегментов, и требуется обработка решений линейного программирования для формирования последовательности маневров. Оптимальное число маневров определяется автоматически. Методы обеспечивают гибкие возможности расчета траекторий сложных миссий с различными требованиями и ограничениями. Представлен обзор примеров оптимизации траекторий космических аппаратов различных типов. Обсуждаются преимущества этих методов.
Оптимизация траекторий космических аппаратов, использование линейного программирования, обзор
Короткий адрес: https://sciup.org/14343539
IDR: 14343539
Список литературы Обзор методов оптимизации траекторий космических аппаратов с использованием дискретных множеств псевдоимпульсов
- Гродзовский Г.Л., Иванов В.А., Токарев В.В. Механика космического полета с малой тягой. М.: Наука, 1966. 704 с.
- Лебедев В.Н. Расчет движения космического аппарата с малой тягой. Математические методы в динамике полета. Вып. № 5. М.: Вычислительный центр АН СССР, 1965. 108 с.
- Улыбышев Ю.П., Соколов А.В. Многовитковые маневры с малой тягой в окрестности геостационарной орбиты//Известия РАН. Теория и системы управления. 1999. Т. 18. № 2. С. 95-101.
- Петухов В.Г. Оптимизация многовитковых перелетов между некомпланарными эллиптическими орбитами//Космические исследования. 2004. Т. 42. № 3. С. 260-279.
- Попов Г.А., Константинов М.С., Петухов В.Г. Проектирование межорбитального перелета космического аппарата с маршевыми электроракетными двигательными установками//Вестник РФФИ. 2006. № 3(47). С. 16-30.
- Салмин В.В., Ишков С.А., Старинова О.Л. Методы решения вариационных задач механики космического полета с малой тягой. Самара: СНЦ РАН, 2006. 162 с.
- Синицын А.А. Исследование эффективности использования маршевой электроракетной двигательной установки для выведения космического аппарата на геостационарную орбиту//Космонавтика и ракетостроение. 2009. № 4(57). С. 95-108.
- Wright M.H. The interior-point revolution in optimization: history, recent developments, and lasting consequences//Bulletin of the American Mathematical Society. 2004. Vol. 42. № 1. P. 39-56.
- Ulybyshev Y. Continuous thrust orbit transfer optimization using large-scale linear programming//Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2007. Vol. 30. № 2. P. 427-436.
- Улыбышев Ю.П. Оптимизация многорежимных траекторий сближения с ограничениями//Космические исследования. 2008. Т. 46. № 2. С. 133-147.
- Улыбышев Ю.П. Концепция множеств псевдоимпульсов для оптимизации траекторий космических аппаратов//Полет. 2008. № 2. С. 52-60.
- Ulybyshev Y. Spacecraft trajectory optimization based on discrete sets of pseudo -impulses//Journal of Guidance, Control and Dynamics. 2009. Vol. 32. № 4. P. 1200-1217.
- Ulybyshev Y. Discrete pseudocontrol sets for optimal control problems//Journal of Guidance, Control and Dynamics. 2010. Vol. 33. № 4. P. 1133-1142.
- Ulybyshev Y. Optimal rendezvous trajectories as a function of thrust-to-weight ratio//AIAA Astrodynamics Specialist Conference, Toronto, Ontario, AIAA Paper 2010-7663, 2010. 15 p.
- Ulybyshev Y. Trajectory optimization for spacecraft proximity operations with constraints//AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, Portland, OR, AIAA Paper 20117663, 2011. 15 p.
- Улыбышев Ю.П. Оптимизация межорбитальных перелетов с малой тягой при ограничениях//Космические исследования. 2012. Т. 50. № 5. С. 403-418.
- Ulybyshev Y. Stationkeeping strategy and possible lunar halo orbits for long-term space station//AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, National Harbor, MR, AIAA Paper 2014-0274, 2014. 15 p.
- Ulybyshev Y. Long-term stationkeeping of space station in lunar halo orbits//Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2015. Vol. 38. № 6. P. 1063-1070.
- Ulybyshev Y. Trajectory optimization using discrete sets of pseudoimpulses: a review of advantages and difficulties//25th International Symposium on Space Flight Dynamics ISSFD, 19-23 October 2015, Munich, Germany. 19 p.
- Ulybyshev Y. Study of optimal transfers from l2 halo-orbits to lunar surface//AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, San-Diego, CA, AIAA Paper 2016-0480, 2016. 14 p.
- Лоуден Д.Ф. Оптимальные траектории для космической навигации. М.: Мир, 1966. 152 с.
- Edelbaum T.N. How many impulses//Astronautics and Aeronautics. 1967. Vol. 5. P. 64-69.
- Lion P.M., Handelsman M. Primer vector on fixed-time impulsive trajectories//AIAA Journal. 1968. Vol. 6. № 1. P. 127-132.
- Longuski J.M., Guzman J.J., Prussing J.E. Optimal control with aerospace applications. Springer, New York, 2014. 286 p.
- Брайсон А., Хо Ю-Ши. Прикладная теория оптимального управления. М.: Мир, 1972. 544 с.
