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含引力辅助的小推力多任务探测轨道设计
  • ISSN号:1006-2793
  • 期刊名称:《固体火箭技术》
  • 时间:0
  • 分类:V412[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:第二炮兵工程大学空间工程系,西安710025
  • 相关基金:基于量子生物地理优化的低空UAV编队在线协同航迹规划方法研究(61403399)
中文摘要:

针对深空探测时间长、成本高的特点,文中以多任务深空探测为背景,建立了包含多模型、多约束、多变量、多阶段的探测轨道设计模型。通过融合推力工作模式、分段设计目标函数等策略,克服了模型的内点约束限制,降低了优化模型的复杂度。为了提高优化速度、提升优化精度,结合梯度搜索和粒子群算法的特点,研究提出了一种梯度混合粒子群(GHPSO)算法。将该算法应用到多任务星探测轨道设计模型上,得到了发动机的工作时序,并横向对比了该文算法与传统粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA)的优化性能。仿真结果表明,文中提出的算法搜索速度快,第1设计阶段GHPSO相对GA提高61.96%,相对PSO提高47.85%,第2设计阶段GHPSO相对GA提高61.87%,相对PSO提高43.66%;精度最高,第1设计阶段GHPSO相对GA平均精度提高了2.86%,最高精度提高了1.24%,相对PSO平均精度提高了4.19%,最高精度提高了3.97%,第2设计阶段GHPSO相对GA平均精度提高了3.33%,最高精度提高了1.63%,相对PSO平均精度提高了4.72%,最高精度提高了3.02%,适用于轨道优化设计类的非线性、多约束全局优化问题。

英文摘要:

Based on long time and high cost features of deep space exploration,an optimization model,containing multiple models,constraints,variables and multi-stage,was established.By integrating thrust mode and step-by-step design of objective function,the complexity of optimization model was reduced.In order to improve the speed and accuracy of optimization algorithms,a Gradient Hybrid Particle Swarm Optimization(GHPSO) algorithm was presented,which combined the characteristic of gradient search and Particle Swarm Optimization algorithm.This algorithm was applied to the trajectory optimization for multitask explorations to obtain engine's timing.Then the performance of GHPSO was compared with traditional particle swarm optimization(PSO) algorithm and genetic algorithm(GA).The results of simulation show that the GHPSO has faster convergence and higher accuracy.In the first stage of simulation,the convergence speed of GHPSO was 61.96% faster than GA and 47.85% than PSO,meanwhile,the average accuracy of GHPSO was 2.86% higher than GA and 4.19% than PSO,and the highest precision of GHPSO was 1.24% higher than GA and 1.63% than PSO.In the second stage,the convergence speed of GHPSO was 61.87% faster than GA and 43.66% than PSO,meanwhile,the average accuracy of GHPSO was 3.33% higher than GA and 4.72% than PSO,and the highest precision of GHPSO was 1.63% higher than GA and 3.02% than PSO.The result shows that the GHPSO can be applied to trajectory optimization design as well other nonlinear constrained global optimization problems.

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期刊信息
  • 《固体火箭技术》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科技集团公司
  • 主办单位:中国航天科技集团公司第四研究院 中国宇航学会固体推进专业委员会
  • 主编:何晓兴
  • 地址:西安市120信箱47所编辑部
  • 邮编:710025
  • 邮箱:gthjjs@163.com
  • 电话:029-83603254
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-2793
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1176/V
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 航空航天类核心期刊,航天部科技期刊三等奖,陕西省科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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