基于Walsh级数离散的月球软着陆轨迹优化方法

针对月球软着陆轨迹优化问题,文章提出一种基于Walsh级数离散的轨迹优化方法。首先,建立月球软着陆轨迹优化模型。然后,将轨迹优化模型的状态量和控制量表征为Walsh级数展开形式,结合Walsh级数展开的微分运算性质,将该轨迹优化问题转换为Walsh级数展开式系数的参数优化问题,进而采用非线性规划算法求解。最后,考虑初始状态偏差条件,分别在二维和三维月球软着陆问题中对所提出的优化方法的有效性进行了数值验证。仿真结果表明:所提出的优化方法求解时间短、与数值积分偏差小、各初始状态随机拉偏情况下均可成功求解,说明所提出方法计算效率高、精度高、适应性强。此外,对于二维月球软着陆问题,优化结果与间接法结果基本一致,说明优化结果可信度高;对于三维月球定点软着陆问题,推力幅值和推力角的优化结果分别趋于Bang-Bang和连续型控制,说明文章所提出的优化方法能够有效处理同时具有Bang-Bang和连续型控制的轨迹优化问题。

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本文档关键词:级数,软着陆,离散,轨迹,月球