基于稀疏网格伪谱方法的多圈低推力轨道优化
系统与控制
2025-07-03 v1 系统与控制
最优化与控制
摘要
多圈低推力轨道优化问题在太空任务设计中具有重要意义且具有挑战性。本文提出了一种高效、准确且广泛适用的伪谱方法，用于解决多圈低推力轨道优化问题，该方法适用于各种目标函数和扰动条件。该方法基于Sundman变换和伪谱方法，结合稀疏网格，该网格在单圆上呈单调、近均匀分布且均匀分布。提出了两种构建网格的方法：一种基于旋转映射的确定性方法；一种利用自相关随机序列的随机方法。分析了确保该方法正确性的核心机制，包括网格点在时域中既是积分点又是角域中的抽样点、系统除去快速角变量后的慢动力学以及对不同控制输入施加所产生的接近交换向量场。该方法通过一个多圈低推力轨道会遇问题进行了演示。结果表明，所提出的方法仅需几秒钟计算时间即可获得高精度，适用于具有挑战性的问题。
引用
@article{arxiv.2507.01450,
title = {Multi-Revolution Low-Thrust Trajectory Optimization With Very Sparse Mesh Pseudospectral Method},
author = {Yilin Zou and Fanghua Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.01450},
year = {2025}
}