بهينه‌سازي انتقال مداري چندضربه اي با استفاده از روش شبه ‌نيوتن

Optimal Multiple-Impulse Orbit Transfer Utilizing Pseudo-Newton Method

در اين مقاله روشي جامع براي دست‌يابي به مسيرهاي انتقال مداري بهينه بين دو مدار بيضوي غيرصفحه اي با استفاده از چند ضربه بر مبناي تكه مسيرهاي لمبرت متوالي ارائه شده است. هدف، دست‌يابي به اين مسيرها همراه با حداقل ميزان مصرف سوخت است. از قابليت هاي اين روش پيشنهادي مي‌توان به توانايي پياده سازي براي تعداد دلخواه ضربه، تنوع مشخصات مدار ابتدايي و انتهايي و پوشش تمامي مسيرهاي امكان‌پذير قابل دست‌يابي به مدار هدف اشاره كرد. تعداد ضربه ها به عنوان ورودي مسئله لحاظ شده و مكان و زمان اعمال ضربه به عنوان متغيرهاي بهينه سازي درنظر گرفته شده‌است. با توجه به زيادبودن تعداد متغيرهاي بهينه سازي، از روش حل شبه نيوتن جهت افزايش سرعت بهينه سازي كمك گرفته شده است. در راستاي اعتبارسنجي روش پيشنهادي، ابتدا يك مسئلة انتقال مداري بين دو مدار دايروي بررسي شده و همگرايي حل حاصله به حل مسئله هاهمن نشان داده شده است. سپس، كارآيي روش پيشنهادي در مانورهاي ملاقات و انتقال مداري نيز بررسي و نشان داده شده است.

A new strategy is presented for the optimal transfer of non-coplanar elliptical orbits based on sequential multi-Lambert trajectories. The proposed method tries to minimize the control effort during the orbit transfer. The main advantages of the proposed method include transfer between arbitrary initial and final orbits, utilizing desired number of impulses, and covering all possible transfer trajectories to achieve the target. The position and time instant of impulses are considered as the design variables which determine utilizing the well-known optimization method of pseudo-Newton. Performance of the proposed method is investigated and verified through some numerical simulations. It is also shown that the proposed method converges to the celebrated Hahmann’s maneuver in transfer between two coplanar orbital orbits.