一种具有推进系统多工作模式的优化轨迹设计新方法（第二部分）
最优化与控制
2020-06-24 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
为航天器装备多台太阳能供电的电推进发动机（相同或不同类型）会使最优轨迹设计任务复杂化，因为存在实值输入（每台发动机的功率输入以及推力矢量方向）和离散变量（ active发动机数量）。每台发动机可独立开关，且每台发动机的“最优”工作功率取决于可用太阳能功率，而后者依赖于与太阳的距离。本文展示了将复合平滑控制（CSC）框架应用于从地球到67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的日心燃料最优轨迹优化，这提供了一种处理多发动机问题的新方法。可优化由4、6、10甚至20台同类型发动机组成的发动机簇的运行。此外，还考虑了具有2、3或4种不同类型发动机的不同/混合电推进发动机簇。值得注意的是，CSC框架使我们能够1）将原始多点边值问题化简为两点边值问题（TPBVP），以及2）使用单步打靶求解方案并以缺失协态的随机初始化来求解所得TPBVP。尽管我们提出的方法是不连续极值曲线的连续邻域，我们表明不连续的必要条件在渐近极限下得到满足。我们相信这是首个以真实发动机性能曲线容纳此类复杂度多模控制的间接方法。结果对于处理大量此类具有挑战性的多模最优控制问题而言有趣且充满前景。
引用
@article{arxiv.1910.09330,
title = {A Novel Approach for Optimal Trajectory Design with Multiple Operation Modes of Propulsion System, Part 2},
author = {Ehsan Taheri and John L. Junkins and Ilya Kolmanovsky and Anouck Girard},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.09330},
year = {2020}
}
备注
45 pages, 11 figures; Preprint submitted to Acta Astronautica