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Low-Thrust Earth-Moon Trajectory Design Using Successive Convex Programming
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AI
DOI：10.34133/space.0449.png)
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摘要
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地月货运飞船对于月球资源的可持续开发与利用至关重要。高比冲、低推力推进系统的应用可显著提升载荷效率。然而，地月三体系统的受扰动力学特性给低推力轨迹优化带来了明显的收敛挑战。本文提出了一种改进的序列凸规划（SCP）方法，用于优化任意三体系统中主次天体间的低推力转移轨道，该方法同样适用于地月场景。所提方法通过引入改进的初始剖面来增强算法收敛性。首先，提出一种构建初始剖面的方法，将主天体至次天体的轨迹分为两个阶段：脱离主天体和捕获次天体。针对每个阶段，在二体模型下采用间接法设计初始轨迹，并将两段轨迹拼接形成改进的剖面。其次，提出利用改进剖面的SCP方法，用更可行的改进剖面替代传统的线性插值剖面，从而提升算法收敛性。最后，将该方法应用于设计从高椭圆地球轨道或倾斜地球同步轨道至月球极轨道的燃料最优转移轨道。结果表明，当基于线性插值剖面的SCP算法无法识别可行解时，所提方法可成功实现收敛。通过施加推力大小同伦，该方法可将燃料最优解过渡至近时间最优解。所提方法为未来两天体间运输任务的轨迹设计（尤其地月场景）提供了巨大潜力。
Keyword:
INDIRECT OPTIMIZATION
期刊
S
IF:
6.8
论文数:
23
被引数:
0
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