Оптимизация межорбитальных пространственных траекторий перелета ступенчатых космических аппаратов

Григорьев, И.С.; Данилина, И.А.

Авторы: Григорьев И.С., Данилина И.А.
Журнал: Автоматика и Телемеханика / Automation and Remote
Том: 68
Номер: 8
Год издания: 2007
Первая страница: 86
Последняя страница: 105
DOI: 10.1134/S0005117907080097
Аннотация: Решаются задачи оптимизации пространственных траекторий перелетов ступенчатых космических аппаратов (КА) и космических аппаратов с дополнительным топливным баком (ДТБ) с низкой круговой орбиты искусственного спутника Земли (ИСЗ) на геостационарную орбиту и оптимизации распределения топлива в ступенях или баках. Управление движением КА осуществляется реактивными двигателями ограниченной тяги, причем двигатели ступеней могут обладать различными характеристиками: тяговооруженностью, удельной тягой. Сброс отработавшей ступени или дополнительного топливного бака происходит на пассивном участке. Сброс считается мгновенным, в момент сброса положение и скорость КА не изменяются, масса уменьшается скачком. Масса сбрасываемых баков считается пропорциональной массе израсходованного топлива, а масса двигателя и дополнительных конструкций – пропорциональной тяговооруженности. Максимизируется полезная масса КА при ограниченном времени перелета. Рассматриваемые задачи являются сложными нелинейными задачами оптимального управления с разрывными фазовыми переменными. Они формализуются как задачи оптимального управления совокупностью динамических систем и решаются на основе соответствующего принципа максимума. Краевые задачи принципа максимума в работе решаются численно методом стрельбы. Выбор вычислительных схем метода стрельбы и решение систем нелинейных уравнений осуществляется с использованием серии вспомогательных задач. Problems of three-dimensional trajectory optimization of transfers for stage spacecraft and spacecraft with auxiliary fuel tank (AFT) from the low circuit orbit of the Earth’s artificial satellite (EAS) into the geostationary orbit and optimization problems of fuel distribution in stages or tanks are solved. Control of spacecraft motion is conducted by jet engines of bounded thrust; stage engines can have different characteristics, i.e., thrust-to-weight ratio and specific thrust. The used stage or auxiliary fuel tank is detached on the passive segment. Detachment is considered to be instantaneous, if the spacecraft position and velocity do not change at the detachment instant and the mass decreases in jumping mode. The mass of detached tanks is considered proportionate to the mass of consumed fuel; the mass of engine and auxiliary constructions, to thrust-to-weight ratio. The useful mass of the spacecraft with the limited time of transfer is maximized. The considered problems are intricate nonlinear optimal control problems with discontinuous phase variables. They are formalized as optimal control problems by a union of dynamic systems and are solved on the basis of the corresponding principle of the maximum. In this paper, boundary-value problems of the principle of the maximum are numerically solved by the shooting method. The choice of computing schemes of the shooting method and solution to systems of nonlinear equations is conducted by using a series of auxiliary problems. http://mi.mathnet.ru/at1034
Добавил в систему: Григорьев Илья Сергеевич

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ФНКЦ РР
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ФНКЦ РР

Оптимизация межорбитальных пространственных траекторий перелета ступенчатых космических аппаратовстатья