基于改进遗传算法的有限推力远程导引变轨策略

发布时间：2021-03-19 17:26

　　航天器在轨道转移过程中存在推力弧段,与脉冲轨道转移相比,有限推力轨道转移能够反映航天器在真实环境中的工作状态.本文采用改进遗传算法求解远程轨道能量最优的多脉冲变轨方案,在脉冲点处将脉冲量转换为推力弧段上的有限推力,实现了多脉冲机动远程导引向有限推力下远程导引变轨的转换,并对有限推力变轨方案速度增量方向进行修正,修正后变轨方案精度显著提高,与目标轨道相对位置误差大幅减小. 

【文章来源】：中北大学学报(自然科学版). 2020,41(03)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

脉冲量向有限推力转换

在脉冲变轨向有限推力变轨转换过程中, 在轨道转移弧段对发动机推力产生的航天器加速度进行积分, 求得节点处的速度增量. 在qsw本地轨道坐标系中, X′轴是从地球中心指向卫星的单位矢量; Z′轴是垂直卫星轨道平面且方向向上的单位矢量; Y′轴是由(x,y,z)形成规则确定的单位矢量, 如图 3 所示.图 3 中, O-XYZ是ECI坐标系, O′-X′Y′Z′是qsw本地轨道坐标系. 在qsw本地轨道坐标系中, 轨道为圆轨时, Y′轴方向为轨道切线方向, 与航天器速度方向一致; 轨道为近圆轨道时, Y′轴方向与椭圆轨道切线方向存在少量偏差, 与航天器速度方向基本保持一致.

f min =Δv= ∑ ( |Δv 1 |+|Δv 2 |+|Δv 3 |). ??? (8)改进遗传算法求解h′p最优解时, 先计算Δv1、 Δv2、 Δv3的适应度并按升序排列, 选择适应度最高的Δv1、 Δv2、 Δv3染色体个体与其他偶数位的所有染色体个体进行交叉并进行多点变异产生子代染色体Δv′1、 Δv′2、 Δv′3, 计算子代染色体适应度并按升序排列, 将Δv′1、 Δv′2、 Δv′3染色体与Δv1、 Δv2、 Δv3染色体合并, 计算合并后的适应度并按升序排列, 选取前NP个适应度最高值作为此代最优个体.

【参考文献】：
期刊论文
[1]求解最优月球软着陆轨道的隐式打靶法[J]. 彭坤,彭睿,黄震,张柏楠.  航空学报. 2019(07)
[2]限制性三体问题中摄动运动方程的坐标系选择[J]. 沈欣和,王文磊,许雪晴,周永宏,廖新浩.  天文学进展. 2018(04)
[3]基于不变流形的地–月L2点转移轨道优化设计[J]. 安然,王敏,梁新刚.  深空探测学报. 2017(03)
[4]基于遗传算法的小推力星际转移轨道设计与控制优化方法[J]. 周誌元,刘宇,谭天乐,田路路.  上海航天. 2016(01)
[5]连续小推力拦截卫星攻击轨道的优化[J]. 赵琳,李玉玲,刘源,郝勇,王艺鹏.  光学精密工程. 2016(01)
[6]远程导引脉冲变轨方案的有限推力修正[J]. 赵春慧,李仕海.  上海航天. 2014(01)
[7]结合混合法与微分进化法的小推力轨道全局优化设计[J]. 王星又,岳晓奎.  西北工业大学学报. 2013(05)
[8]对地观测卫星有限推力快速轨道机动优化方法[J]. 余培军,王维,李建成.  北京航空航天大学学报. 2011(07)
[9]火星探测最优小推力变轨[J]. 张旭辉,刘竹生.  导弹与航天运载技术. 2009(01)
[10]有限推力下时间最优轨道转移[J]. 梁新刚,杨涤.  航天控制. 2007(01)

博士论文
[1]连续小推力作用下航天器机动轨道设计[D]. 孙冲.西北工业大学 2017
[2]特定推力方向约束下的航天器轨道最优控制问题研究[D]. 张相宇.哈尔滨工业大学 2016

硕士论文
[1]有限推力模式下卫星星座遍历的燃料最优轨道设计[D]. 麻娜.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于傅立叶级数展开的航天器连续推力机动轨道设计[D]. 王雪峰.西北工业大学 2016
[3]有限推力轨道转移优化方法与应用研究[D]. 刘峰.国防科学技术大学 2009
[4]空间交会远程导引变轨任务规划[D]. 张进.国防科学技术大学 2008



本文编号：3089937