火星大气进入轨迹伪谱凸优化设计方法

• 作者: 刘旭 叶松 林子瑞 黄翔宇 李爽
• 来源期刊: 宇航学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 火星登陆 Legendre伪谱法 凸优化 末端高度最大化 轨迹规划
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 天问一号探测器专栏|Tianwen-1 Probe Papers
• 页码范围: 71-80
• 页数: 10页
• 分类号: V488.23
• 语种: 中文
• DOI: 10.3873/j.issn.1000-1328.2022.01.009

摘要

为解决火星大气进入末端高度最大化问题,提出Legendre伪谱凸优化(LPCP)方法进行求解.首先以纵向航程角为自变量建立火星进入模型,从而将末端时间自由问题转化为末端纵向航程角固定问题,避免优化末端时间;同时相比基于能量的模型,不必已知末端高度和速度,因此可以求解末端高度最大化问题.然后将状态微分方程在Legendre-Gauss-Lobatto(LGL)配点处离散,将微分方程转化为代数等式约束,并通过一阶泰勒展开凸化过程约束.最后,采用基于虚拟控制技术的凸优化算法迭代求解上述凸优化问题.数值仿真结果表明,相比自适应伪谱法和一般序列凸优化方法,提出的LPCP算法在保证最优性的同时计算效率更高.