基于序优化理论的同步轨道入轨优化.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第30卷2013年第2期文童编号：1006—1630(2013)02—0022—05基于序优化理论的同步轨道入轨优化刘峰，杨雪榕，赵暾，廖瑛(国防科学技术大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073)摘要：基于序优化理论的多目标遗传(GA)算法，对小推力同步轨道卫星入轨控制方案设计与优化进行了研究。针对直接法中优化参数搜索范围大的缺点，提出了一种基于序优化理论的参数选定算法。给出了远地点变轨轨道控制优化方案，并利用序优化理论确定优化参数初始区间与约束关系。仿真结果表明：采用序优化算法可明显加快收敛速度，提高

2、计算效率。对相同的GA参数设置，用序优化算法有可能得到比原来性能更好的子代，获得更理想的目标函数值。关键词：序优化；同步轨道；轨道控制；小推力轨道转移；遗传算法中图分类号：TP301．6文献标志码：AOptimizationofLow-ThrustTransferstoSynchronousOrbitUsingOrdinalOptimizationLIUFeng，YANGXue—rong，ZHA0Tun，LIAOYing(1．SchoolofAerospaceandMaterialEngineering，NationalUniversityofDe

3、fenseTechnology，Changsha410073，Hunan，China)Abstract：Thedesignandoptimizationlow—thrusttransfertosynchronousorbitcontrolschemewasstudiedbasedontheordinaloptimization(00)theoryandgeneticalgorithm(GA)inthispaper．Aparameterselectionalgorithmbasedon00theorywaspresentedtOsolvethepro

4、blemoflargerangesofoptimizedparametersinthedirectmethod．Theapogeetransferringcontrolschemewasgivenout．Theoptimization’Sinitialrangesandrestrictionswreoptimizedby00．Thesimulationresultsshowedthatthe00optimizationcouldincreasetheconvergencespeedandimprovethecalculationefficiency

5、．BasedonthesameconfigurationoftheGA，itwasmorepossibletOgetbetterchildgenerationsusing00，andgetbetterresultsoftheobjectfunctions．Keywords：Ordinaloptimization；Synchronousorbit；Orbitcontrol；Low—thrusttransfers；Geneticalgorithm0引言1992年，何毓琦最早提出了序优化理论的概念和基本方法，并成功用于离散事件动态系统的优化问题，其本质是

6、用一个简化设计空间近似估计一个复杂问题解的分布特性[1]。文献E2]提出了迭代序优化，并用于团队决策领域著名的Witsenhausen问题，极大地提高解的性能，得到了该难题目前已知最好的解。文献E33扩展了何教授的基本序优化理论，提出了向量序优化，在多目标函数的设计空间内引入序的概念，并以再制造系统双目标生产规划问题收稿日期：2011-03—06；惨回日期：201卜06—08作者简介：刘峰(1983一)，男，硕士，助理工程师，主要研究方向为飞行控制、建模与仿真。和Witsenhausen问题为例，验证了该方法的有效性。地球同步轨道卫星人轨控制，就是

7、将卫星从地球同步转移椭圆轨道送入同步轨道。现阶段地球同步轨道卫星多使用液体双组元远地点发动机，有较高的比冲，可主动关机，多次点火，但推力较小，需要应用小推力控制模型对入轨问题进行设计和优化[4{]。基于小推力发动机的轨道转移成为现阶段轨道控制研究的重点口]。遗传算法作为全局优化算法被大量用于轨道控制优化问题研究[6-引。文献[8]用遗传搜索方法求解小推力轨道转移问题，但遗传算法在种群数量较小和初始化不均匀条件下常易收敛至局部最优；文献[9]用递推二次规划算法进行了远地点变轨设计，虽然可在较短的时间内得到较满第30卷2013年第2期刘峰，等：基于序优

8、化理论的同步轨道人轨优化意的结果，但需将所有目标函数和约束函数的梯度利用数值方法进行求导，前期建模和编程工作量较大，从而加