基于直接配点的多模式推进任务最优设计

本文考虑在地球-月球椭圆型限制性三体问题中，使用多模式推进系统最小化周期轨道之间转移时间的问题。通过将初始轨道上的真近点角作为自变量，并引入归一化时间作为附加状态，消除了在任意时刻反复求解开普勒方程的需要。此外，对高推力模式施加推进剂约束，以激活系统的多模式能力并平衡效率与机动性。该最小时间最优控制问题被表述为三阶段轨迹，包括沿初始周期轨道的滑行、受控转移以及沿终端周期轨道的滑行。随后，采用自适应高斯求积直接配点法求解该三阶段最优控制问题。本文给出了从 L2 南halo轨道到近直线halo轨道转移的案例研究，分析了不同单模式与多模式推进架构以及变化的推进剂约束值的影响。最后，本文开发的方法为使用单模式与多模式推进系统生成三体系统中的周期轨道转移提供了系统化框架。