بهينه‌سازي دو هدفه مسير حركت ماهواره مخابراتي مدار ژيو با فرض مانور مداري پيوسته

Two-objective optimization of GEO communication satellite trajectory considering continuous orbital maneuver

در اين مقاله مسير حركت يك ماهواره نمونه از مدار انتقال ژيوسنكرون تا مدار زمين ثابت با استفاده از الگوريتم جستجوي سيمپلكس پارتو بهينه‌سازي مي شود. انتقال بين دو مدار به صورت پيوسته در نظر گرفته شده و معادلات ديناميكي ماهواره در حين انتقال با در نظر گرفتن نيروي پيشرانش و نيروي جاذبه زمين حل مي شود. با توجه به اهميت كاهش هر چه بيشتر جرم سوخت ماهواره، تعيين مدار واسطه بين مدار انتقال ژيوسنكرون و مدار زمين ثابت از اهميت ويژه اي برخوردار است؛ لذا در اين مقاله، دو متغير جرم سوخت مصرف شده و زمان كل مانور به عنوان توابع هدف بهينه‌سازي در نظر گرفته مي شوند. خروجي الگوريتم بهينه‌سازي مجموعه اي از نقطه‌هاي بهينه است كه با توجه به شرايط طراحي و اهميت متغير مورد نظر، مي‌توان از بين اين نقطه‌ها نقطه مناسب را جهت دستيابي به مسير بهينه انتخاب كرد.

In this paper, a new method based on Pareto Simplex Search (PSS) has been employed to find the communications satellite optimal transfer trajectory from geosynchronous transfer orbit (GTO) to geosynchronous orbit (GEO) as the destination operational zone. We solve this problem through using a mathematically efficient algorithm and in all transferring phases, considering transfer orbits to intermediate orbits; it is supposed that the orbital maneuver control unit has continuous performance characteristics. The system governing equations representing the two body system of a spacecraft and primary gravitational source and thrust force applying to spacecraft, are defined in a nonlinear form. In this systematic approach we incorporate system dynamics as the problem constraints, and both minimum-time and fuel consumption using constant acceleration simultaneously as the problem strategy to find the optimal transfer trajectory between two orbits. Set of optimal trajectories are plotted in Pareto Front and transfer trajectory can be selected from these points.