考虑引力甩摆的地球－土星轨迹优化

摘要

考虑多次引力甩摆的轨迹优化问题是典型的全局优化问题，需要在众多的局部极小值中搜索全局最优解。当甩摆次数增加时，解空间维数会指数增长。本文以地球到土星的任务轨迹优化为背景，分析了4种甩摆序列组合。假设任务过程中的脉冲施加在甩摆天体的近拱点，以燃料消耗为优化指标，本文分别利用3种算法以及本文设计的2种混合优化算法进行全局搜索。当甩摆次数较少时，解空间维数较低，除了动态规划算法外，其他算法都能得到满意解，而且在算法参数的调节过程中也比较稳定。在所有的序列组合中，混合算法PSODE 一直表现稳定，适合考虑引力甩摆的轨迹优化问题，最后和欧空局ACT的计算结果进行了比较，验证了算法的有效性。