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通过间接群集方法优化低推力轨道机动。 (英语) Zbl 1301.49084号

摘要:在过去的几十年中,启发式技术已经成为解决最优控制问题的合适方法。和确定性方法不同,它们不受结果局部性的影响,也不需要任何初始猜测即可获得最优解。启发式算法的主要缺点是缺乏收敛性证明,并且如果采用控制变量的特定表示,则只能产生接近最优的解。本文描述了基于联合使用分析必要条件进行优化的间接群集方法,以及一种简单的启发式技术,即粒子群算法。这种方法避免了前面提到的使用启发式方法的缺点,同时保留了其优点,即不需要任何初始猜测即可生成最优解。粒子群算法是在各种可用的启发式技术中选择的,因为其明显的简单性和科学文献中最近报道的有希望的结果。考虑了两个不同的轨道机动问题,并以较高的数值精度进行了求解,这证明了间接群集算法在解决低推力轨道优化问题中的有效性。

MSC公司:

49立方米 变分法中的其他数值方法(MSC2010)
4.95亿 基于必要条件的数值方法
49N90型 最优控制和微分对策的应用
90 C59 数学规划中的近似方法和启发式
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Miele,A.,Mancuso,S.:地-月-地飞行的最佳轨迹。《阿童木学报》。49(2), 59-71 (2001) ·doi:10.1016/S0094-5765(01)00007-8
[2] Miele,A.,Wang,T.:地球到火星飞行的最佳轨迹。J.优化。理论应用。95(3), 467-499 (1997) ·Zbl 0899.90163号 ·doi:10.1023/A:1022661519758
[3] Miele,A.,Wang,T.:多个子弧梯度恢复算法,第1部分:算法结构。J.优化。理论应用。116(1), 1-17 (2003) ·Zbl 1029.49030号 ·doi:10.1023/A:1022114117273
[4] Miele,A.,Wang,T.:多分区梯度存储算法,第2部分:在多级运载火箭设计中的应用。J.优化。理论应用。116(1), 19-39 (2003) ·Zbl 1029.49031号 ·doi:10.1023/A:1022154001343
[5] Brown,K.R.,Harrold,E.F.,Johnson,G.W.:多重燃烧火箭飞行的快速优化。NASA CR 1430(1969)
[6] Brusch,R.G.,Vincent,T.L.:二阶变分端点条件的数值实现。AIAA J.82230-2235(1970)·Zbl 0215.21903号 ·数字对象标识代码:10.2514/3.6092
[7] Kluever,C.A.,Pierson,B.L.:最佳低推力地月三维轨道。J.指南。控制动态。18, 830-837 (1995) ·数字对象标识代码:10.2514/3.21466
[8] Hull,D.:打靶方法的初始拉格朗日乘数。J.指南。控制动态。31(5), 1490-1492 (2008) ·数字对象标识代码:10.2514/1.37422
[9] McAdoo,S.、Jezewski,D.J.、Dawkins,G.S.:复杂空间任务最佳机动分析方法的开发。NASA TN D-7882(1975)
[10] Redding,D.C.:地球同步轨道的最佳低推力传输。斯坦福大学制导与控制实验室,SUDAAR 539报告,斯坦福(1983)
[11] Betts,J.D.:通过直接转录实现最佳行星际轨道转移。J.宇航员。科学。42, 247-326 (1994)
[12] Enright,P.J.,Conway,B.A.:使用直接转录和非线性编程对最优轨迹进行离散近似。J.指南。控制动态。15, 994-1002 (1992) ·Zbl 0776.49015号 ·数字对象标识代码:10.2514/3.20934
[13] Enright,P.J.,Conway,B.A.:使用配置和非线性规划优化有限推力航天器轨道。J.指南。控制动态。14, 981-985 (1991) ·doi:10.2514/3.20739
[14] Seywald,H.:基于差分包含的轨迹优化。J.指南。控制动态。17, 480-487 (1994) ·Zbl 0812.49025号 ·数字对象标识代码:10.2514/3.21224
[15] Coverstone-Carroll Williams,S.N.:使用差分包含概念的最佳低推力轨迹。J.宇航员。科学。42, 379-393 (1994)
[16] Zondervan,K.P.,Wood,L.J.,Caughey,T.K.:具有较大平面变化的最佳低推力、三次燃烧轨道转移。J.宇航员。科学。32, 407-427 (1984)
[17] Gao,Y.,Kluever,C.:使用多重射击混合轨道优化方法进行低推力行星际轨道转移。论文AIAA 2004-5088(2004)
[18] Conway,B.A.:连续动力系统数值优化可用方法综述。J.优化。理论应用。152, 271-306 (2012) ·Zbl 1237.90247号 ·doi:10.1007/s10957-011-9918-z
[19] Betts,J.T.:轨迹优化数值方法综述。J.指南。控制动态。21, 193-207 (1998) ·Zbl 1158.49303号 ·数字对象标识代码:10.2514/2.4231
[20] Goldberg,D.:搜索、优化和机器学习中的遗传算法。Addison-Wesley,纽约(1989)·Zbl 0721.68056号
[21] Pontani,M.,Conway,B.A.:应用于空间轨道的粒子群优化。J.指南。控制动态。33(5), 1429-1441 (2010) ·数字标识代码:10.2514/1.48475
[22] 肯尼迪,J。;Eberhart,R.,粒子群优化,新泽西州皮斯卡塔韦·doi:10.10109/ICN.1995.488968
[23] Venter,G.,Sobieszczanski-Sobieski,J.:粒子群优化。AIAA J.41(8),1583-1589(2003)·数字对象标识代码:10.2514/2.2111
[24] Eberhart,R.C.,Shi,Y.:遗传算法和粒子群优化之间的比较。进化规划VII。计算机科学课堂讲稿,第1447卷,第611-616页。柏林施普林格(1998)
[25] Parsopulos,K.E.,Vrahatis,N.M.:关于通过粒子群优化计算所有全局极小值。IEEE传输。进化。计算。8(3), 211-224 (2004) ·doi:10.1109/TEVC.2004.826076
[26] Pontani,M.,Conway,B.A.:群集理论应用于空间轨迹优化。航天器轨道优化,第263-293页。剑桥大学出版社,纽约(2010)·doi:10.1017/CBO9780511778025.011
[27] Pontani,M.,Conway,B.A.:粒子群优化应用于脉冲轨道转移。《阿童木学报》。74, 141-155 (2012) ·doi:10.1016/j.actaastro.2011.09.007
[28] Pontani,M.,Ghosh,P.,Conway,B.A.:多圈交会轨迹的粒子群优化。J.指南。控制动态。35(4), 1192-1207 (2012) ·数字对象标识代码:10.2514/1.55592
[29] Bryson,A.E.,Ho,Y.C.:应用最优控制,第71-89页。纽约半球(1975年)
[30] Hull,D.:应用的最优控制理论,第247-257页。施普林格,纽约(2003)·Zbl 1113.49001号
[31] 胡,X。;Shi,Y。;Eberhart,R.,《粒子群的最新进展》,俄勒冈州波特兰
[32] Michalewicz,Z.,Schoenauer,M.:约束参数优化问题的进化算法。进化。计算。4(1), 1-32 (1996) ·doi:10.1162/evco.1996.4.1.1
[33] 劳登,D.F.:空间导航的最佳轨迹。巴特沃斯,伦敦(1963年)·Zbl 0111.19605号
[34] 赫尔,D.G.:准平面登月的最佳制导。J.优化。理论应用。151(2), 353-372 (2011) ·Zbl 1251.49052号 ·doi:10.1007/s10957-011-9884-5
[35] Hull,D.G.,Harris,M.W.:球形月球上准平面上升的最佳解决方案。J.指南。控制动态。35(4), 1018-1023 (2011)
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