專利名稱：一種小推力轉移軌道快速設計與優化方法
技術領域：
本發明屬于深空探測技術領域，尤其是涉及一種小推力轉移軌道快速設計與優化方法。
背景技術：
軌道設計與優化是人類開展深空探測活動必須要解決的關鍵問題之一。小推力軌道設計與優化方法主要分為間接法、直接法和混合法。傳統的間接法需要推導繁瑣的一階最優必要條件和猜測沒有實際物理意義的協態變量初值，且這種方法的收斂域很窄，對初值的敏感度高。因此，間接法的操作比較困難。傳統的混合法同樣需要推導繁瑣的一階最優必要條件。尤其，當需要考慮星歷、最大推力加速度等約束時，推導過程異常復雜，操作起來同樣比較困難。傳統的直接法雖然省去了一階最優必要條件的推導過程，容易操作。但是，由于需要求解一個變量很多的非線性規劃問題，計算耗時且計算精度得不到保證。因此，十分有必要發展一種容易操作、計算速度快且計算精度高的小推力軌道設計與優化方法。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，針對小推力軌道設計與優化技術求解繁瑣、計算量大且精度不高的問題，提出一種小推力轉移軌道快速設計與優化方法。所述方法引入的改進包括:將目前被認為用于求解最優控制問題最具有潛力的Radau偽光譜法(簡稱RPM)引入到小推力軌道的優化設計中；增加了存在解析解的小推力初始軌道設計，為后面的精確優化提供高性能的優化參數初值，不僅保留了直接法的易操作性，大幅度地提高了計算效率。為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種小推力轉移軌道快速設計與優化方法，包括如下步驟:步驟A，小推力轉移軌道設計與優化問題描述成如下形式的最優控制問題:目標函數為:J= Φ (X (t0)，t0, X (tf)，tf)動力學約束為:
權利要求
1.一種小推力轉移軌道快速設計與優化方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A，小推力轉移軌道設計與優化問題描述成如下形式的最優控制問題: 目標函數為:
全文摘要
本發明提出了一種小推力轉移軌道快速設計與優化方法。所述方法引進逆6次多項式法作為初始設計，為后續的精確優化提供高性能的優化參數初值，減少了整個優化過程的計算時間；采用Radau偽光譜法將小推力軌道優化問題參數化為一個非線性規劃問題，不僅能減少優化參數的數量還提高了優化結果的精度；無需推導繁瑣的一階最優必要條件，即使是處理含有各種復雜約束的小推力轉移軌道，操作起來也方便簡單。該方法在太陽帆推進、太陽能電推進等小推力推進航天器的轉移軌道設計與優化領域有著極其重要的應用價值。
文檔編號G06F17/50GK103226631SQ201310108410
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者李爽, 朱永生, 王宇凱, 江秀強 申請人:南京航空航天大學