刘庆国, 刘新学

(火箭军工程大学 906教研室, 陕西 西安 710025)



单OSV服务多卫星的转移轨道优化研究

刘庆国, 刘新学

(火箭军工程大学 906教研室, 陕西 西安 710025)

摘要:利用混合法解决了有限推力作用下单OSV服务多卫星的转移轨道优化问题。首先从OSV携带燃料的角度出发,初步筛选出在其服务范围内的服务对象,基于双脉冲交会假设,确定了服务序列以及时间节点;其次针对每一段转移轨道,利用Pontryagin极小值原理推导出最优控制律,设定开-关-开的发动机工作方式,将初始协态变量和开关机时间进行参数化处理,采用遗传算法对非线性规划问题进行求解;最后对整条轨道进行拼接优化。仿真结果表明,混合法对协态变量初值猜测敏感性小,降低了搜索最优转移轨道的难度,且控制轨线光滑。

关键词:服务序列; 有限推力; 混合法; 轨道优化

0引言

航天器在轨服务是指在空间通过人、机器人或两者协同完成涉及延长各种航天器寿命、提升执行任务能力的一类空间操作[1]。在轨服务航天器(On-Orbit Service Vehicle,OSV)主要任务包括在轨装配、在轨维护和后勤支持[2]。相对 “单对单”的服务方式来说,单个OSV服务多卫星的“单对多”服务方式能够有效降低费效比,同时省去地面准备、发射入轨的时间,响应速度更快。文献[3]对单个OSV的服务范围进行了定量分析,其推力模型为单脉冲。文献[4-5]分别就OSV“单对多”和“多对多”的任务分配问题进行了研究,但其轨道优化模型均为脉冲条件下“单对单”的问题。现有关于OSV在轨服务的轨道优化模型大多为“单对单”的服务方式,推力模型为脉冲推力,而对于有限推力作用下OSV“单对多”转移轨道优化的研究相对较少。……