Применение метода дифференциальной эволюции в задаче атмосферного поворота плоскости орбиты

Н. А. Елисов, С. А. Ишков, А. А. Храмов

Аннотация


Исследуется применение метода дифференциальной эволюции при оптимизации атмосферного поворота плоскости орбиты аэрокосмического аппарата с большим аэродинамическим качеством с использованием трёхканального управления. Движение аппарата относительно Земли описывается системой дифференциальных уравнений в траекторной системе координат. Программы управления по углу атаки и скоростному углу крена представляются в виде ряда Фурье, а управление по тяге – в виде релейного закона. Критерием оптимальности управления является максимум конечной массы аппарата. Проведена апробация результатов решения задач без ограничений на фазовые параметры, полученных с использованием алгоритма дифференциальной эволюции, путём сравнения с решениями, полученными методом принципа максимума Понтрягина. На основе метода дифференциальной эволюции получено решение оптимизационной задачи с учётом ограничения на температуру в точке торможения.


Ключ. слова


Аэрокосмический аппарат; атмосферный поворот плоскости орбиты; оптимальное управление; алгоритм дифференциальной эволюции; принцип максимума Понтрягина

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. London H.S. Change of satellite orbit plane by aerodynamic maneuvering // Journal of Aerospace Science. 1962. V. 29, Iss. 3. P. 323-332. DOI: 10.2514/8.9416

2. Гурман В.И., Салмин В.В., Шершнёв В.М. Аналитическая оценка приближённо-оптимальных комбинированных разворотов // Космические исследования. 1969. Т. 7, № 6. С. 819-826.

3. Шкадов Л.М., Буханова Р.С., Илларионов В.Ф., Плохих В.П. Механика оптимального пространственного движения летательных аппаратов в атмосфере. М.: Машиностроение, 1972. 240 с.

4. Лазарев Ю.Н. Управление траекториями аэрокосмических аппаратов. Самара: Самарский научный центр РАН, 2007. 274 с.

5. Храмов А.А. Оптимизация комбинированного поворота плоскости орбиты аэрокосмического аппарата методом принципа максимума Понтрягина // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2019. Т. 18, № 1. С. 140-153. DOI: 10.18287/2541-7533-2019-18-1-140-153

6. Storn R., Price K. Differential evolution – a simple and efficient adaptive scheme for global optimization over continuous spaces. Technical report. Berkeley: International Computer Science Institute, 1995. 15 p.

7. Thangeda P., Bhattacharya A.K., Gopal R., Kumar R.G.A. Synthesis of optimal trajectories in aerial engagements using differential evolution // IFAC-PapersOnLine. 2018. V. 51, Iss. 1. P. 90-97. DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.05.016

8. Белоконов И.В., Крамлих А.В., Ломака И.А., Николаев П.Н. Восстановление углового движения космического аппарата по данным о токосъеме с панелей солнечных батарей // Известия РАН. Теория и системы управления. 2019. № 2. С. 133-144. DOI: 10.1134/S0002338819020045

9. Wu C., Xu R., Zhu S., Cui P. Time-optimal spacecraft attitude maneuver path planning under boundary and pointing constraints // Acta Astronautica. 2017. V. 137. P. 128-137. DOI: 10.1016/j.actaastro.2017.04.004

10. Wang M., Luo J., Fang J., Yuan J. Optimal trajectory planning of free-floating space manipulator using differential evolution algorithm // Advances in Space Research. 2018. V. 61, Iss. 6. P. 1525-1536. DOI: 10.1016/j.asr.2018.01.011

11. Ярошевский В.А. Вход в атмосферу космических летательных аппаратов. М.: Наука, 1988. 336 с.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2019-18-4-41-51

Ссылки

  • Ссылки не определены.


© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2020

 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533