一种连续小推力行星际转移轨道优化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及航天技术领域，具体涉及一种连续小推力行星际转移轨道优化方法和装置。该方法包括：构建预设含参转移轨道模型；通过模拟退火法对预设含参转移轨道模型在不同发射时间信息下的性能指标进行寻优，获得最优发射时间信息；根据最优发射时间信息对应的第一始末端边界条件构建同伦映射性能指标；根据同伦映射性能指标对燃料最优两点边值问题进行求解，获得燃料最优的连续小推力行星际转移轨道。本发明专利技术将基于预设含参转移轨道模型的解析法结合模拟退火法在大范围的窗口中搜索最优发射时间信息，降低了计算量，提高了计算速度和计算效率，在确定最优发射时间信息后的，通过同伦法确定轨道细节，提高了收敛性，降低了计算难度与计算量。

An optimization method and device of interplanetary transfer orbit with continuous low thrust

【技术实现步骤摘要】
一种连续小推力行星际转移轨道优化方法和装置
本专利技术涉及航天
，具体涉及一种连续小推力行星际转移轨道优化方法和装置。
技术介绍
在较早期的深空探测活动中，深空探测轨道的设计基础是二体问题以及霍曼变轨，没有其它需要解决的动力学问题，只需要完成几何学上的开普勒轨道的拼接。又因为开普勒轨道都是以圆锥曲线的形式出现，因此这样的轨道设计方法被称作圆锥曲线拼接法，这种设计方法也有其局限性，需要基于以下的假设条件：1、航天器的轨道控制发动机的推力较大，可以将其近似看作脉冲推力。2、航天器在两个天体之间的平衡点附近的时间很短，即可忽略三体问题的影响。伴随着电推进等连续小推力发动机技术的快速发展，其具有的推力小、比冲大，载荷比重大等优点使其成为了未来行星际空间探索的发展方向。然而小推力轨道优化问题与传统的脉冲推力轨道优化问题不同，其非线性程度更高，传统的求解方法已很难适用。此外，在实际的小推力轨道设计中，往往需要寻求的是一条燃料消耗最低的轨道，从而提高探测器的有效载荷。针对燃料最优的连续小推力转移轨道，其控制过程往往是不连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续小推力行星际转移轨道优化方法，所述方法应用于电子设备，其特征在于，所述连续小推力行星际转移轨道优化方法包括：/n构建预设含参转移轨道模型；/n通过模拟退火法对所述预设含参转移轨道模型在不同发射时间信息下的性能指标进行寻优，获得最优发射时间信息；/n获取所述最优发射时间信息对应的第一始末端边界条件，并根据所述第一始末端边界条件构建由能量最优两点边值问题过渡到燃料最优两点边值问题的同伦映射性能指标；/n根据所述同伦映射性能指标对所述燃料最优两点边值问题进行优化，获得燃料最优的连续小推力行星际转移轨道。/n

【技术特征摘要】
1.一种连续小推力行星际转移轨道优化方法，所述方法应用于电子设备，其特征在于，所述连续小推力行星际转移轨道优化方法包括：
构建预设含参转移轨道模型；
通过模拟退火法对所述预设含参转移轨道模型在不同发射时间信息下的性能指标进行寻优，获得最优发射时间信息；
获取所述最优发射时间信息对应的第一始末端边界条件，并根据所述第一始末端边界条件构建由能量最优两点边值问题过渡到燃料最优两点边值问题的同伦映射性能指标；
根据所述同伦映射性能指标对所述燃料最优两点边值问题进行优化，获得燃料最优的连续小推力行星际转移轨道。


2.根据权利要求1所述的连续小推力行星际转移轨道优化方法，其特征在于，所述根据所述同伦映射性能指标对所述燃料最优两点边值问题进行优化，获得燃料最优的连续小推力行星际转移轨道，包括：
在所述同伦系数从1逐步减小到0的过程中，通过参数估计法，根据每一步的协态变量初始猜测值获得每一步的协态变量初值；
将上一步获得的协态变量初值作为下一步的协态变量初始猜测值；
将最后一步的协态变量初值代入所述燃料最优两点边值问题进行求解，获得燃料最优的连续小推力行星际转移轨道。


3.根据权利要求2所述的连续小推力行星际转移轨道优化方法，其特征在于，所述在所述同伦系数从1逐步减小到0的过程中，通过参数估计法，根据每一步的协态变量初始猜测值获得每一步的协态变量初值，包括：
在所述同伦系数从1逐步减小到0的过程中，获取每一步的协态变量初始猜测值；
从所述第一始末端边界条件中获取始端边界条件和末端边界条件；
根据所述每一步的协态变量初始猜测值和所述始端边界条件对航天器动力学模型进行积分，获得积分结果；
将所述积分结果与所述末端边界条件进行对比，获得所述积分结果与所述末端边界条件之间的差值；
若所述差值大于预设误差，则通过参数估计法更新每一步的协态变量初始猜测值，并返回所述根据所述每一步的协态变量初始猜测值和所述始端边界条件对航天器动力学模型进行积分的步骤；
若所述差值不大于所述预设误差，则将所述每一步的协态变量初始猜测值作为所述每一步的协态变量初值。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的连续小推力行星际转移轨道优化方法，其特征在于，所述通过模拟退火法对所述预设含参转移轨道模型在不同发射时间信息下的性能指标进行寻优，获得最优发射时间信息，包括：
将发射时间信息设为第一待优化项，并设定所述第一待优化项的第一取值范围；
对所述第一待优化项进行迭代，在所述第一取值范围内每隔第一预设步长选取第一发射时间信息；
获取所述预设含参转移轨道模型在所述第一发射时间信息下的第一最优轨道，并计算所述第一最优轨道的第一性能指标；
将所述第一性能指标与第二性能指标进行对比，并根据对比结果判断是否接受所述第一性能指标，所述第二性能指标为上一次迭代的第二发射时间信息对应的性能指标；
若接受所述第一性能指标，则继续迭代；

【专利技术属性】
技术研发人员：黎桪，汪潋，刘克龙，左湛，李晓苏，
申请(专利权)人：航天科工火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42