《基於區間分析的太空飛行器軌跡全局最佳化方法》是依託北京航空航天大學，由朱宏玉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於區間分析的太空飛行器軌跡全局最佳化方法
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：朱宏玉
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
太空飛行器軌跡最佳化技術一直是航天任務總體設計的一項關鍵技術。隨著新型航天任務的開展和相關技術的突破，太空飛行器軌跡最佳化也不斷呈現出新的特點和難點，因此其研究方法和技術途徑也需要被不斷發展完善。.本項目提出基於區間分析的太空飛行器軌跡全局最佳化方法。理論上，太空飛行器軌跡最佳化問題都可以轉化為非線性規劃問題。區間分析最佳化方法是一種基於Lipschitz條件的確定性的全局最佳化算法，它可以保證非凸非線性規劃問題的全局最優解。本項目分別建立了脈衝、定常推力、可變比沖推力和空間環境非保守力作用下的太空飛行器軌跡最佳化模型，利用區間分析最佳化方法求解各種約束條件下的太空飛行器軌跡最佳化問題的全局最優解，並與傳統的方法進行比較分析。.本項目的研究成果不但可以促進區間分析理論和套用的發展，也為我國當前和未來空間任務中的太空飛行器軌跡最佳化問題提供一種新的技術思路。
結題摘要
太空飛行器軌跡最佳化技術一直是航天任務總體設計的一項關鍵技術。隨著新型航天任務的開展和相關技術的突破，太空飛行器軌跡最佳化也不斷呈現出新的特點和難點，因此其研究方法和技術途徑也需要被不斷發展完善。 本項目提出基於區間分析的太空飛行器軌跡全局最佳化方法，主要研究了脈衝推力或連續推力作用下的太空飛行器軌跡這一非凸非線性規劃問題的區間最佳化方法及其相關技術。 針對共面圓軌道或異面橢圓軌道間的脈衝Lambert交會問題，分別提出了轉移時間不定、轉移時間固定和短轉移時間下的區間最佳化設計方法，成功獲得了全局最優解。 針對區間最佳化算法計算耗費時間長、存儲資源占用多這兩大典型缺陷，結合太空飛行器軌跡最佳化問題套用需求研究了結合局部最佳化算法的梯度分割區間最佳化算法。 針對太空飛行器固定推力作用的中、遠程軌道轉移/交會問題，基於區間分析的全局最佳化方法，研究了平面和空間太空飛行器能量最大和質量最大軌跡的連續和不連續最優控制。建立了相應的哈密頓邊值問題，給出了協態變數微分方程，獲得了最優性控制條件。 針對太空飛行器有界小推力和脈衝作用的終端接近相對動力學模型，基於區間分析的全局最佳化方法，研究了有界小推力圓形和橢圓形參考軌道太空飛行器終端接近最優控制問題和自由脈衝作用終端接近及防碰撞安全區的最最佳化問題。 研究了地球引力攝動下的脈衝Lambert交會的區間最佳化問題。指出若以將J2攝動下的終端位置修正對Lambert問題的速度脈衝的影響建模為區間常量，並將其加入到區間最佳化模型的速度脈衝指標中，可以減小區間最佳化算法的計算量。 本項目的研究成果豐富了區間分析理論及其套用研究，為我國當前和未來空間任務中太空飛行器軌跡最佳化問題提供一種新的有效保障全局最優性的技術路線。
