طراحي مسير بهينه يك بلوك انتقال مداري جهت تزريق ماهواره به مدار زمين آهنگ با پيشرانش محدود

Optimal Trajectory Design of an Upper Stage for Satellite Injection into Geostationary Orbit Using Limited Thrust

در اين تحقيق، مسئلة طراحي مسير بهينة يك بلوك انتقال مداري جهت تزريق ماهواره به مدار زمين آهنگ در فضاي سه‌بعدي مورد نظر مي‌باشد. مسير بهينه چند سوزشي بر اساس تئوري اويلر - لاگرانژ با معيار حداقل مصرف سوخت به‌دست مي‌آيد. جهت تعيين زمان‌هاي روشن و خاموشي موتور، به جاي استفاده از تابع سوييچ كه سبب پيچيدگي محاسبات مي‌شود، از يك روش ساده و بهينه استفاده شده تا زمان‌هاي سويچ از فاز‌هاي فعال به غير‌فعال و بالعكس تعيين شوند. براي حل مسئلة شرط مرزي در چند نقطه از يك روش پرتابي غيرمستقيم بهبود يافته با كارايي بالا استفاده شده است كه علاوه‌ بر تأمين دقت بالا، با سرعت بسيار خوبي نيز به شرايط مرزي مورد نظر همگرا مي‌شود.

In this research, the problem of optimal trajectory design of an upper stage is considered for satellite injection into Geostationary orbit in 3-Dimensional space. The optimal multi-burn trajectory is obtained based on Euler-Lagrange theory with minimum fuel consumption criteria. Instead of using switch function for obtaining the switching times, which complicates the numerical solution of the optimal control problem, the presented algorithm uses a simple and optimal process to find the burn and coast times. To solve the tow point boundary value problem, an improved indirect shooting method with high performance is used which in addition to having higher precision, converges very fast to the desired condition.