基于双层凸优化模型的月面运载器大范围转移最优轨迹规划方法

作     者：乔衍迪 张泽旭 QIAO Yandi;ZHANG Zexu

作者机构：哈尔滨工业大学深空探测基础研究中心哈尔滨150001 

基　　金：国家自然科学基金重点项目(52238002) 中央高校基本科研业务费专项资金(2022FRFK01001) 

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

年 卷 期：2023年第10卷第5期

页      码：470-480页

摘      要：针对月面大范围转移运载器垂直起降、机动次数多且着陆精度要求高的问题,提出了一种基于双层凸优化模型的最优轨迹规划方法。首先,建立运载器质心运动方程,在考虑初始位置、终端位置、速度约束与推力约束等条件下,构建大范围轨迹优化模型,对非线性最优问题进行线性化与离散化;其次,将大范围最优轨迹规划问题转换为双层凸优化问题,将动力上升段、大范围动力飞行段、垂直下降段的最优化问题作为内层凸优化问题,通过内点法求解,同时结合燃料最优化目标,设计目标函数,作为外层凸优化问题,通过梯度下降法迭代计算,得到大范围垂直起降的燃料最优轨迹。仿真结果表明,提出的算法可得到运载器大范围转移轨迹的燃料最优解,满足月面运载器高精度软着陆的任务需求;在考虑位置误差的情况下进行蒙特卡洛仿真,结果表明算法具有较好的鲁棒性。

主 题 词：月面运载器 大范围转移 双层凸优化 轨迹优化 最优控制 

学科分类：08[工学] 081105[081105] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.15982/j.issn.2096-9287.2023.20210045

馆 藏 号：203124391...