基于高斯伪谱法的火星表面上升燃耗最优轨迹设计

作者：柯森锎; 李爽^*; 肖东东; 王卫华; 聂钦博

来源：深空探测学报(中英文), 2018, 5(03): 269-275.

DOI：10.15982/j.issn.2095-7777.2018.3.009

• 火星采样返回
• 火星上升器
• 火箭分级和轨迹耦合优化
• 高斯伪谱法

火星上升器的设计与其轨迹设计紧密相关,而现有方法大都将MAV(Mars Ascent Vehicle)的分级优化和轨迹优化解耦计算,其计算效率低且鲁棒性较差。提出了一种基于高斯伪谱法的两级MAV分级与轨迹耦合多阶段优化算法,它以MAV的发射总质量最小为目标函数,并考虑了MAV设计约束、MAV的质量模型约束、轨迹的路径约束和控制约束等限制条件。利用该方法可以同时求得发射总质量最小的两级MAV分级参数和一条燃耗最优的上升轨迹,解决了由于不合理的两级MAV分级设计导致的轨迹优化算法无法收敛的问题。数值仿真结果表明该方法具有较快的收敛速度,且对初值选取的敏感度较小、具有较强的鲁棒性。

• 单位
  航天学院; 南京航空航天大学; 上海航天控制技术研究所