В.Г. Петухов
"ОПТИМИЗАЦИЯ ТРАЕКТОРИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С МАЛОЙ ТЯГОЙ."


Главная страница

Материалы докладов

Обсуждение докладов

Виртуальные доклады
 

Рассматривается задача оптимизации траекторий космических аппаратов с электроракетной двигательной установкой с использованием метода продолжения по параметру. Сущность рассматриваемого метода заключается в погружении краевой задачи оптимального управления в однопараметрическое семейство с искусственно введенным параметром продолжения и дальнейшей формальной редукцией краевой задачи к задаче Коши путем дифференцирования по параметру продолжения системы уравнений для невязок краевой задачи.

В применении к динамической системе, описываемой обыкновенными дифференциальными уравнениями, использование этого метода предполагает вложенное интегрирование систем дифференциальных уравнений : для определения правых частей дифференциальных уравнений метода продолжения требуется вычисление невязок краевой задачи, которые, в свою очередь, определяются путем интегрирования дифференциальных уравнений динамической системы. Практическая реализация такого метода связана с весьма высокими требованиями к вычислительной производительности, в связи с чем его эффективное использование стало возможным лишь в последнее десятилетие.

Приводится обзор вариантов метода продолжения по параметру и полученных с их помощью результатов для задач:

  • оптимизации межпланетного перелета (сопровождение и пролет) космического аппарата с идеально регулируемым двигателем малой тяги с солнечной и ядерной бортовой энергоустановкой;
  • оптимизации траекторий космического аппарата с идеально регулируемым двигателем малой тяги в рамках ограниченной задачи трех тел, в том числе для оптимизации траекторий перелета к точкам либрации и оптимизации перелетов между околоземными и окололунными орбитами;
  • оптимизации по быстродействию многовиткового перелета космического аппарата с нерегулируемым двигателем малой тяги между эллиптическими некомпланарными орбитами, в том числе задачи выведения на геостационарную орбиту с эллиптической промежуточной орбиты.
Первый вариант метода продолжения применительно к оптимизации межпланетных траекторий космического аппарата с идеально регулируемым двигателем малой тяги был реализован автором в 1994 г. Шесть лет использования этого метода продемонстрировали его высокую эффективность и практическую регулярность для этого класса задач. В частности, с помощью этого метода были получены оптимальные (неосредненные) траектории перелета к Меркурию, включающие до 50 витков вокруг Солнца, оптимальные траектории сопровождения и пролета планет, астероидов и комет в диапазоне гелиоцентрических расстояний от Меркурия до Плутона, проанализированы ветвления оптимальных решений, решались задачи оптимизации межпланетных траекторий с малой тягой с использованием гравитационных маневров.

Обсуждаются особенности реализаций метода продолжения по параметру для решения перечисленных задач и демонстрируется программа EPOCH, предназначенная для оптимизации гелиоцентрических траекторий.


Презентация MS PowerPoint

Аудиозапись RealAudio
Вопросы и ответы: RealAudio