基于高斯伪谱法的火星表面上升燃耗最优轨迹设计

作     者：柯森锎 李爽 肖东东 王卫华 聂钦博 KE Senkai;LI Shuang;XIAO Dongdong;WANG Weihua;NIE Qinbo

作者机构：南京航空航天大学航天学院南京210016 南京航空航天大学航天新技术实验室南京210016 上海航天控制技术研究所上海201109 

出 版 物：《深空探测学报》 (Journal Of Deep Space Exploration)

年 卷 期：2018年第5卷第3期

页      面：269-275页

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11672126) 

主　　题：火星采样返回 火星上升器 火箭分级和轨迹耦合优化 高斯伪谱法 

摘      要：火星上升器的设计与其轨迹设计紧密相关,而现有方法大都将MAV(Mars Ascent Vehicle)的分级优化和轨迹优化解耦计算,其计算效率低且鲁棒性较差。提出了一种基于高斯伪谱法的两级MAV分级与轨迹耦合多阶段优化算法,它以MAV的发射总质量最小为目标函数,并考虑了MAV设计约束、MAV的质量模型约束、轨迹的路径约束和控制约束等限制条件。利用该方法可以同时求得发射总质量最小的两级MAV分级参数和一条燃耗最优的上升轨迹,解决了由于不合理的两级MAV分级设计导致的轨迹优化算法无法收敛的问题。数值仿真结果表明该方法具有较快的收敛速度,且对初值选取的敏感度较小、具有较强的鲁棒性。