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.pdf

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1、38上海AEROSPACE航天SHANGHAI第33卷2016年第1期文章编号：1006—1630(2016)01一0038一04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周靛元1、2，刘宇1’2，谭天乐1、2，田路路1、2(1．上海航天控制技术研究所，上海201109；2．上海市空间智能控制技术重点实验室，上海201109)摘要：对用遗传算法搜索小行星探测任务的低能量星际转移窗口并进行小推力转移轨道控制优化的方法进行了研究。通过对星历的计算和对兰伯特问题的求解，将低能量星际转移窗口搜索转为仅舍发射日期和到达日期两个变量的寻

2、优问题，引入小推力发动机的最大速度增量作为能量约束条件，将小推力运动学模型参数化，把各离散点的推力方向角和发动机的开关机时间作为优化参数，针对交会小行星的探测任务，设计优化目标和约束条件，采用罚函数设计相应的适应度函数。仿真结果表明：用遗传算法可快速获得与全局搜索一致的低能量星际转移窗口，同时小推力轨道控制优化结果不仅能满足相应探测任务的要求，还可提供更好的探测器终端状态约束。关键词：小行星探测；转移轨道；小推力轨道控制；轨道设计；遗传算法；智能优化中图分类号：V412．4文献标志码：ALowThrustInterplanetary

3、TransferTrajectoryDesignandControlOptimizatiOnBasedonGeneticAlgorithmZHOUZhi—yuanl～，I。IUYul～，TANTian—lel～，TIANLu—lul’2(1．ShanghaiInstituteofSpaceflightControlTechn0109y，Shanghai201109，China；2．ShanghaiKeyLaboratoryofAerospaceIntelligentControlTechnology，Shanghai201109，C

4、hina)Abstract：Themethodtosearchfora1。wenergyinterplanetarytransferwindowandoptimizethelowthrusttrajectorycontrolbasedongeneticalgo“thm(GA)wasstudiedinthispaper．The10wenergyinterplanetarytransferwindowwastransferredintoanoptimizationproblemwhichonlycontainedtwovariables

5、ofthelaunchdateandthearrivaldatethroughthecalculationofephemerisandsolvingtheI。ambertproblem．Themaximumvelocityincrementwhichlowthrustenginescouldachievewasintroducedasanenergyconstraint．Thelowthrustkinematicsmodelwasparameterized．Thethrustdirectionanglesofeachdiscrete

6、pointandtheengineswitchtimewereservedasoptimizationparameters．Forrendezvousasteroidprobemission，optimizationobjectivesandconstraintsweredesignedandapenaltyfunctlonwasusedtodesignappropriatefitnessfunctlon．Thesimulatlonresultsshowedthatalowenergyinterplanetarytransferwi

7、ndowcouldbequicklyachievedbasedonGA，andtheresultoftheoptimizedlowthrusttrajectorycontrolwouldnotonlymeettherequirementsoftheappropriateprobemissionbutalsoprovidethebetterterminalstateconstraints．Keywords：Asteroidsprobe；Transfertrajectory；I，owthrusttrajectorycontrol；Tra

8、jectorydesign；Geneticalgorithm；Intelligentoptimization0引言电推进以其比冲高、燃耗少，能提高探测器干重收稿日期：2015一01一08；修回日期：2015一03—18基金项目：上海市