月球探测器VTVL避障轨迹快速凸优化

发布时间：2021-12-31 12:38

　　针对月球探测器在有月面地形障碍时的垂直起飞-垂直降落（Vertical Takc-off Vertical Landing,VTVL）飞行轨迹优化问题,基于凸优化方法提出一种避障轨迹优化算法。首先考虑没有地形障碍约束时的VTVL轨迹优化问题,利用无损凸化技术将其转化为凸优化问题,快速求解获得初始轨迹,在此基础上,利用凸的椭球面将地形障碍转化为避障约束,并基于初始轨迹对该约束进行线性化处理,形成序列凸优化问题进行求解。数值计算结果表明,本文所提方法能快速高效求解具有地形障碍约束的VTVL避障轨迹优化问题。 

【文章来源】：航天控制. 2020,38(05)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

避障优化算法流程

图2～3分别给出了探测器在场景1和场景2中的三维避障VTVL轨迹曲线。两种场景中初始轨迹相同，均由求解问题P2获得，然后利用该初始解建立问题P3。为比较不同避障裕量s的效果，仿真优化中分别设置s=1和s=2来建立避障优化问题P3。图3 场景2:双障碍时3D避障VTVL轨迹

图2 场景1:单一障碍时3D避障VTVL轨迹优化结果表明，裕量s的大小直接影响最优轨迹距离障碍的远近，s=1轨迹明显离障碍物表面较近，同时燃料消耗也较少。此外，2种场景中最终的避障策略有所差异，单一障碍场景1中，由于障碍物Γ1较高，避障轨迹绕飞经过，而多障碍场景2中，对于较矮的障碍物Γ2直接从顶部越过，而对较高障碍物Γ1同样绕飞经过。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于序列凸优化的高超声速滑翔式再入轨迹快速优化[J]. 赵党军,梁步阁,杨德贵,时伟.  宇航总体技术. 2017(01)
[2]基于凸优化的有限推力远程转移轨迹优化[J]. 李鑫,欧阳高翔,孙成明,孙铮,杨新.  航天控制. 2016(03)



本文编号：3560273