具有多种推进系统工作模式的最优轨迹设计新方法(第一部分)

许多工程系统通过不同的工作模式实现高效性能——由此产生被称为“混合”的系统,同时包含实值与离散决策变量。在空间应用中的典型例子包括配备 1) 变 $I_{\text{sp}}$、变推力发动机或 2) 多个可独立开关的发动机航天器的系统。为缓解间接优化方法所带来的挑战,本文提出一个新框架——复合平滑控制(Composite Smooth Control, CSC)——旨在整个不同控制输入谱上寻求平滑性。应用 CSC 框架的一个显著结果是,原多点边值问题可被视为具有平滑、可微控制输入的两点边值问题;后者明显更易求解,且可准确逼近前者的混合问题。CSC 框架的效用通过一艘配备变 $I_{\text{sp}}$、变推力发动机的航天器的多年、多圈日心燃料最优轨迹得以展示。