انتقال مداری بهینه با تراست کم با استفاده از روش همنشانی مستقیم

نویسندگان

دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

در مقالة حاضر، رویکرد جدیدی برای حل مسئلة انتقال مداری بهینه با تراست کم پیشنهاد می‌شود. در این رویکرد، مسئلة بهینه‌سازی مسیر انتقال مداری بهینه، با المان‌های مداری اعتدالی اصلاح‌شده تعریف می‌گردد. برای حل این مسئله، از روش هم‌نشانی مستقیم که یک روش عددی کارا برای حل مسائل کنترل بهینه است، استفاده می‌شود. با استفاده از این روش، مسئلة بهینه‌سازی مسیر به‌طور کامل گسسته شده و تبدیل به یک مسئلة برنامه‌ریزی غیرخطی می‌شود. این مسئلة گسسته که تعداد بسیار زیادی متغیر دارد، با یک حل‌کنندة برنامه‌ریزی غیرخطی قدرتمند به نام IPOPTحل می‌شود. در نهایت، مقادیر بهینة حالت و کنترل برای انتقال مداری بهینه با حداقل مصرف سوخت به‌دست می‌آیند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimal Low Thrust Orbit Transfer Using Direct Collocation Method

نویسندگان [English]

  • رضا جمیل نیا
  • ابوالقاسم نقاش
چکیده [English]

In this paper, a new approach is proposed for solving the problem of optimal low thrust orbit transfer. In this approach, the problem of trajectory optimization of optimal orbit transfer is defined by modified equinoctial orbital elements. For solving this problem, direct collocation method, that is an efficient numerical method for solving optimal control problems, is used. By using this method, the problem of trajectory optimization is fully discretized and converted to a nonlinear programming problem. This discrete problem with large numbers of variables and constraints is solved by a powerful nonlinear programming solver (IPOPT). Finally, optimal state and control variables are achieved for optimal orbit transfer with minimum fuel consumption.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Low thrust orbit transfer
  • Modified equinoctial orbital elements
  • Trajectory Optimization
  • Optimal control
  • Direct collocation method
  • Nonlinear Programming