多任務(wù)深空探測軌道設(shè)計優(yōu)化方法研究.pdf

1、一次飛行任務(wù)探測多個目標是實施未來深空探測任務(wù)的重要發(fā)展思路和途徑，軌道設(shè)計優(yōu)化是深空探測技術(shù)的關(guān)鍵問題之一。論文以多任務(wù)深空探測問題為背景，對深空脈沖與小推力軌道優(yōu)化、引力輔助系列探測任務(wù)優(yōu)化、多小行星遍歷交會優(yōu)化等問題進行了研究。主要研究成果如下：
　　發(fā)展了深空探測脈沖軌道機動優(yōu)化方法。在深空脈沖機動軌道設(shè)計中引入了小推力可實現(xiàn)性約束，研究給出了考慮該約束的最優(yōu)脈沖機動軌道設(shè)計方法；建立了發(fā)射窗口與多脈沖轉(zhuǎn)移軌道一體化設(shè)計模

2、型，提出了基于多目標進化算法的設(shè)計優(yōu)化方法，該方法可以快捷地揭示任務(wù)總體特征參數(shù)之間的關(guān)系和特性，對實際任務(wù)設(shè)計具有較好的應(yīng)用價值。
　　提出了兩類簡單高效的深空探測小推力軌道優(yōu)化方法。提出了一類綜合使用直角坐標連續(xù)推力模型和球坐標固定推力模型的最優(yōu)小推力交會直接法優(yōu)化策略，并通過與偽譜法的優(yōu)化結(jié)果比較驗證了該策略的全局最優(yōu)性和效率；綜合了求解兩點邊值問題的同倫法和不同優(yōu)化算法的優(yōu)點，提出了燃料最優(yōu)小推力最優(yōu)交會兩點邊值問題的混合

3、法全局優(yōu)化策略，該方法可以較為可靠地獲得bang-bang最優(yōu)推力曲線。
　　發(fā)展了含引力輔助機動系列探測任務(wù)軌道設(shè)計優(yōu)化方法。建立了利用大行星多次引力輔助的深空多脈沖交會軌道優(yōu)化模型，探討了大行星之間順訪小行星系列的優(yōu)化變量選擇問題，給出了基于微分進化算法的優(yōu)化策略；以第三屆全國深空軌道大賽問題為背景，給出了一個典型的利用引力輔助探測多個大行星和小行星的系列任務(wù)軌道優(yōu)化問題的求解方法，該方法可從大量可能探測目標庫中有效選擇較優(yōu)的

4、探測目標及飛行序列。
　　提出了深空多小行星遍歷交會多目標優(yōu)化方法。建立了多小行星遍歷交會的多目標兩層混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型，提出了綜合使用快速非優(yōu)超排序機制的混合編碼遺傳算法和多圈Lambert算法的求解策略；完成了18顆小行星遍歷交會問題的求解，驗證了提出方法的有效性，通過推進劑最優(yōu)解與時間-推進劑多目標Pareto解前沿的對比，分析了多小行星遍歷交會的特性。
　　論文對深空探測脈沖機動軌道和小推力機動軌道優(yōu)化方法進行了