Optimización de Transferencia de Mínima Energía entre Órbitas Casi Circulares Usando una Solución Aproximada en Forma Cerrada
Autores: Suslov, Kirill; Shirobokov, Maksim; Tselousova, Anastasia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimización de Transferencia de Mínima Energía entre Órbitas Casi Circulares Usando una Solución Aproximada en Forma Cerrada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Método de promediado
Problema de control óptimo
Transferencia orbital multirrevolucionaria
Capacidades de bajo empuje
Series de Fourier
Programación no lineal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Este documento explora el uso del método de promediado en el problema de control óptimo relacionado con la transferencia orbital multirrevuelta de una nave espacial con capacidades de bajo empuje. Las ecuaciones de movimiento regularizadas se expresan utilizando elementos equinoctiales modificados con la longitud excéntrica como una variable rápida. La función de control se representa como una serie de Fourier en relación con la longitud excéntrica. El uso de la técnica clásica de promediado resulta en que la trayectoria promediada depende solo de un número limitado de parámetros de optimización. Además, al transferirse entre órbitas casi circulares, el movimiento promediado se puede estimar utilizando fórmulas analíticas. Así, el problema de vuelo multiorbital óptimo se simplifica a programación no lineal con menos parámetros, acelerando así la derivación de la solución óptima. Dos ejemplos prácticos ilustran la aplicación de la técnica: la transferencia orbital cerca de la órbita geoestacionaria y la maniobra de elevación de órbita circular. Las soluciones derivadas se comparan con los extremos de Pontryagin.
Descripción
Este documento explora el uso del método de promediado en el problema de control óptimo relacionado con la transferencia orbital multirrevuelta de una nave espacial con capacidades de bajo empuje. Las ecuaciones de movimiento regularizadas se expresan utilizando elementos equinoctiales modificados con la longitud excéntrica como una variable rápida. La función de control se representa como una serie de Fourier en relación con la longitud excéntrica. El uso de la técnica clásica de promediado resulta en que la trayectoria promediada depende solo de un número limitado de parámetros de optimización. Además, al transferirse entre órbitas casi circulares, el movimiento promediado se puede estimar utilizando fórmulas analíticas. Así, el problema de vuelo multiorbital óptimo se simplifica a programación no lineal con menos parámetros, acelerando así la derivación de la solución óptima. Dos ejemplos prácticos ilustran la aplicación de la técnica: la transferencia orbital cerca de la órbita geoestacionaria y la maniobra de elevación de órbita circular. Las soluciones derivadas se comparan con los extremos de Pontryagin.