›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (5): 61-68.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2012.05.010

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基于人工免疫算法的地球-火星小推力转移轨道优化

彭坤1, 徐世杰2, 果琳丽1, 王平1   

  1. (1中国空间技术研究院载人航天总体部,北京100094)
    (2北京航空航天大学宇航学院,北京100191)
  • 收稿日期:2012-02-15 修回日期:2012-04-19 出版日期:2012-10-25 发布日期:2012-10-25
  • 作者简介:彭坤 1984年生,2010年获北京航空航天大学飞行器设计专业博士学位,工程师。研究方向为轨道设计与优化。

OptimizationofEarthMarsLowThrustTrajectoryBasedonArtificialImmuneAlgorithm

PENG  Kun1, XU  Shi-Jie2, GUO  Lin-Li1, WANG  Ping1   

  1. (1Institute of Manned Space System Engineering,ChinaAcademyofSpaceTechnology,Beijing100094)
    (2SchoolofAstronautics,BeihangUniversity,Beijing100191)
  • Received:2012-02-15 Revised:2012-04-19 Online:2012-10-25 Published:2012-10-25

摘要: 利用人工免疫算法研究了地球-火星小推力转移轨道优化问题。首先针对地球火星转移轨道的特点建立系统模型并进行归一化处理;然后通过参数化和罚函数将小推力轨道优化问题转化为非线性规划问题;最后提出一种引导型人工免疫算法〖JP〗(GuidingArtificialImmuneAlgorithm,GAIA)并对该优化问题进行寻优。仿真算例表明,该算法收敛速度快,寻优精度高,且避免了初值敏感、病态梯度和局部收敛等问题;同时验证了GAIA用于小推力轨道优化的有效性。

关键词: 人工免疫算法, 参数化, 小推力, 轨道最优化, 转移轨道, 星际飞行

Abstract: TheEarth-Marslow-thrusttrajectorywasoptimizedbyArtificialImmuneAlgorithm.Firstly,thesystemmodelofEarthMarslowthrusttrajectorywasestablishedandnormalized.Secondly,theoptimizationproblemoflowthrusttrajectorywasconvertedintoa nonlinearprogrammingviaparameterizationandpenaltyfunction.Finally,aGAIA(GuidingArtificialImmuneAlgorithm)was proposed tosolvethisoptimizationproblem.SimulationresultsshowthattheGAIAhasfastconvergencerateandhighoptimization precision.Moreover,GAIAalgorithmavoidsmanyshortcomings,suchasinitialvaluesensitivity,illconditionedgradientandlocal convergence.TheeffectivenessofGAIAforlowthrusttrajectoryoptimizationisvalidated.

Key words: Artificialimmunealgorithm, Parameterization, Lowthrust, Trajectoryoptimization, Transfer trajectory, Interstellarflight