АДАПТИВНЫЙ СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ С МНОЖЕСТВЕННОЙ ПРИСТРЕЛКОЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЙ КОСМИЧЕСКОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

1. Способ определения траектории для перемещения космического летательного аппарата от начального космического тела к целевому космическому телу относительно данного центрального космического тела, причем определенная траектория является оптимальной в отношении того, чтобы перемещение космического летательного аппарата отвечало требованию данной космической миссии, причем способ содержит этапы, на которых
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
V
r
V
V
r
r
V
предоставляют, согласно принципу максимума Понтрягина, физико-математическую модель, связывающую модельные величины и физические величины, представляющие перемещение космического летательного аппарата относительно данного центрального космического тела, причем модельные величины содержат первую векторную величину () модели и вторую векторную величину () модели, причем первая векторная величина () модели имеет первый модуль, изменяющийся во времени, и первую ориентацию в пространстве, которая изменяется во времени и задается первым углом (
) долготы, изменяющимся во времени, и первым углом (
) возвышения, изменяющимся во времени, причем первая векторная величина () модели представляет, момент за моментом, соответствующее оптимальное направление тяги космического летательного аппарата относительно требования данной космической миссии, причем вторая векторная величина () модели имеет второй модуль, изменяющийся во времени, и вторую ориентацию в пространстве, которая изменяется во времени и задается вторым углом () долготы, изменяющимся во времени, и вторым углом () возвышения, изменяющимся во времени, причем вторая векторная величина () модели представляет, момент за моментом, развитие во времени первой векторной величины () модели,
t
r
V
r
V
t
r
V
r
V
0
Земли
Земли
f
Марса
Марса
устанавливают, в физико-математической модели, начальные и конечные граничные условия, причем начальные граничные условия таковы, что в начальный момент времени () перемещения положение () и скорость () космического летательного аппарата близки к положению () и скорости (), соответственно, начального космического тела, причем конечные граничные условия таковы, что в конечный момент времени () перемещения положение () и скорость () космического летательного аппарата близки к положению () и скорости (), соответственно, целевого космического тела,
устанавливают, в физико-математической модели, первые условия так, что второй модуль связан с первым модулем через величину, связанную с угловой скоростью, в зависимости от данного центрального космического тела,
устанавливают, в физико-математической модели, вторые условия так, что конкретный угол долготы между первым углом (
) долготы и вторым углом () долготы и конкретный угол возвышения между первым углом (
) возвышения и вторым углом () возвышения не зависят друг от друга,
t
0
рассматривают первые начальные моменты времени (), включенные в данный временной диапазон, первые значения долготы конкретного угла долготы, включенные в данный диапазон долготы, и первые значения возвышения конкретного угла возвышения, включенные в данный диапазон возвышения, и
t
0
определяют траекторию перемещения космического летательного аппарата на основании физико-математической модели, рассматриваемых первых начальных моментов времени (), рассматриваемых первых значений долготы и рассматриваемых первых значений возвышения.
t
0
2. Способ по п.1, в котором определение траектории перемещения космического летательного аппарата на основании физико-математической модели, рассматриваемых первых начальных моментов времени (), рассматриваемых первых значений долготы и рассматриваемых первых значений возвышения содержит этапы, на которых:
вычисляют значения данной функции стоимости (), связанной с требованием данной космической миссии, причем значения данной функции стоимости () вычисляются на основании рассматриваемых первых начальных моментов времени, рассматриваемых первых значений долготы и рассматриваемых первых значений возвышения,
определяют приближенную функцию стоимости на основании вычисленных значений данной функции стоимости (),
t
0
вычисляют значения приближенной функции стоимости на основании рассматриваемых первых начальных моментов времени (), рассматриваемых первых значений долготы и рассматриваемых первых значений возвышения,
t
t
0
0
идентифицируют, среди вычисленных значений приближенной функции стоимости, экстремальное значение приближенной функции стоимости и, среди рассматриваемых первых начальных моментов времени (), среди рассматриваемых первых значений долготы и среди рассматриваемых первых значений возвышения, оптимальный начальный момент времени (), оптимальное значение долготы и оптимальное значение возвышения, соответственно, на основании которых вычислено экстремальное значение приближенной функции стоимости, и
t
0
определяют траекторию перемещения космического летательного аппарата на основании физико-математической модели, идентифицированного оптимального начального момента времени (), идентифицированного оптимального значения долготы и идентифицированного оптимального значения возвышения.
t
t
0
0
3. Способ по п.2, в котором идентифицированное оптимальное значение долготы представляет собой, в физико-математической модели, значение конкретного угла долготы в идентифицированный оптимальный начальный момент времени (), и идентифицированное оптимальное значение возвышения представляет собой, в физико-математической модели, значение конкретного угла возвышения в идентифицированный оптимальный начальный момент времени ().
4. Способ по п.2, в котором физико-математическая модель основана на множителях Лагранжа.
t
0
5. Способ по п.2, в котором определение траектории перемещения космического летательного аппарата на основании физико-математической модели, рассматриваемых первых начальных моментов времени (), рассматриваемых первых значений долготы и рассматриваемых первых значений возвышения дополнительно содержит этапы, на которых:
t
t
0
0
идентифицируют, среди вычисленных значений данной функции стоимости (), экстремальное значение данной функции стоимости () и, среди рассматриваемых первых начальных моментов времени (), среди рассматриваемых первых значений долготы и среди рассматриваемых первых значений возвышения, наполовину оптимальный начальный момент времени (), наполовину оптимальное значение долготы и наполовину оптимальное значение возвышения, соответственно, на основании которых вычислено экстремальное значение данной функции стоимости ().
6. Способ по п.2, дополнительно содержащий этапы, на которых:
t
0
если траектория, определенная на основании физико-математической модели, рассматриваемых первых начальных моментов времени (), рассматриваемых первых значений долготы и рассматриваемых первых значений возвышения, не согласуется с начальными граничными условиями и конечными граничными условиями в пределах предварительно данного допуска,
t
0
выбирают временной поддиапазон на основании данного временного диапазона и идентифицированного оптимального начального момента времени (),
выбирают поддиапазон долготы на основании данного диапазона долготы и идентифицированного оптимального значения долготы,
выбирают поддиапазон возвышения на основании данного диапазона возвышения и идентифицированного оптимального значения возвышения,
t
0
рассматривают вторые начальные моменты времени (), включенные в выбранный временной поддиапазон, вторые значения долготы конкретного угла долготы, включенные в выбранный поддиапазон долготы, и вторые значения возвышения конкретного угла возвышения, включенные в выбранный поддиапазон возвышения,
t
0
определяют траекторию перемещения космического летательного аппарата на основании физико-математической модели, рассматриваемых вторых начальных моментов времени (), рассматриваемых вторых значений долготы и рассматриваемых вторых значений возвышения,
t
0
причем выбор временного поддиапазона на основании данного временного диапазона и идентифицированного оптимального начального момента времени () содержит этап, на котором:
t
0
выбирают временной поддиапазон, который включен в данный временной диапазон, имеет меньшую протяженность, чем протяженность данного временного диапазона, и сцентрирован на идентифицированном оптимальном начальном моменте времени (),
причем выбор поддиапазона долготы на основании данного диапазона долготы и идентифицированного оптимального значения долготы содержит этап, на котором:
выбирают поддиапазон долготы, который включен в данный диапазон долготы, имеет меньшую протяженность, чем протяженность данного диапазона долготы, и сцентрирован на идентифицированном оптимальном значении долготы,
причем выбор поддиапазона возвышения на основании данного диапазона возвышения и идентифицированного оптимального значения возвышения содержит этап, на котором:
выбирают поддиапазон возвышения, который включен в данный диапазон возвышения, имеет меньшую протяженность, чем протяженность данного диапазона возвышения, и сцентрирован на идентифицированном оптимальном значении возвышения.
t
t
t
0
0
0
7. Способ по п.6, в котором рассматриваемые первые начальные моменты времени () однородно распределены в данном временном диапазоне, тогда как большинство рассматриваемых вторых начальных моментов времени () сконцентрировано, в выбранном временном поддиапазоне, вокруг идентифицированного оптимального начального момента времени (); причем рассматриваемые первые значения долготы однородно распределены в данном диапазоне долготы, тогда как большинство рассматриваемых вторых значений долготы сконцентрировано, в выбранном поддиапазоне долготы, вокруг идентифицированного оптимального значения долготы; причем рассматриваемые первые значения возвышения однородно распределены в данном диапазоне возвышения, тогда как большинство рассматриваемых вторых значений возвышения сконцентрировано, в выбранном поддиапазоне возвышения, вокруг идентифицированного оптимального значения возвышения.
t
0
8. Способ по п.7, в котором рассматриваемые вторые начальные моменты времени () распределены, в выбранном временном поддиапазоне, согласно первому параболическому распределению, рассматриваемые вторые значения долготы распределены, в выбранном поддиапазоне долготы, согласно второму параболическому распределению, и рассматриваемые вторые значения возвышения распределены, в выбранном поддиапазоне возвышения, согласно третьему параболическому распределению.
9. Способ по п.6, дополнительно содержащий:
t
0
если траектория, определенная на основании физико-математической модели, рассматриваемых вторых начальных моментов времени (), рассматриваемых вторых значений долготы и рассматриваемых вторых значений возвышения, не отвечает начальным граничным условиям и конечным граничным условиям в пределах предварительно заданного допуска, повторение этапов, на которых:
t
0
выбирают новый временной поддиапазон на основании предварительно выбранного временного поддиапазона и предварительно идентифицированного оптимального начального момента времени (),
выбирают новый поддиапазон долготы на основании предварительно выбранного поддиапазона долготы и предварительно идентифицированного оптимального значения долготы,
выбирают новый поддиапазон возвышения на основании предварительно выбранного поддиапазона возвышения и предварительно идентифицированного оптимального значения возвышения,
t
0
рассматривают новые начальные моменты времени (), включенные в выбранный новый временной поддиапазон, новые значения долготы конкретного угла долготы, включенные в выбранный новый поддиапазон долготы, и новые значения возвышения конкретного угла возвышения, включенные в выбранный новый поддиапазон возвышения, и
t
0
определяют траекторию перемещения космического летательного аппарата на основании физико-математической модели, рассматриваемых новых начальных моментов времени (), рассматриваемых новых значений долготы и рассматриваемых новых значений возвышения,
и этап, на котором
t
0
останавливают повторение, если траектория, определенная на основании физико-математической модели, рассматриваемых новых начальных моментов времени (), рассматриваемых новых значений долготы и рассматриваемых новых значений возвышения, отвечает начальным граничным условиям и конечным граничным условиям в пределах предварительно заданного допуска.
t
t
0
0
10. Способ по п.9, в котором большинство рассматриваемых новых начальных моментов времени () сконцентрировано, в выбранном новом временном поддиапазоне, вокруг предварительно идентифицированного оптимального начального момента времени (), большинство рассматриваемых новых значений долготы сконцентрировано, в выбранном новом поддиапазоне долготы, вокруг предварительно идентифицированного оптимального значения долготы, и большинство рассматриваемых новых значений возвышения сконцентрировано, в выбранном новом поддиапазоне возвышения, вокруг предварительно идентифицированного оптимального значения возвышения.
t
0
11. Способ по п.10, в котором рассматриваемые новые вторые начальные моменты времени () распределены, в выбранном новом временном поддиапазоне, согласно четвертому параболическому распределению, рассматриваемые новые значения долготы распределены, в выбранном новом поддиапазоне долготы, согласно пятому параболическому распределению и рассматриваемые новые значения возвышения распределены, в выбранном новом поддиапазоне возвышения, согласно шестому параболическому распределению.
12. Способ по п.2, в котором приближенную функцию стоимости определяют путем интерполяции вычисленных значений данной функции стоимости ().
λ
m
13. Способ по п.1, в котором модельные величины содержат скалярную величину () модели, связанную с расходом топлива космического летательного аппарата для перемещения.
λ
m
14. Способ по п.13, в котором требованием данной космической миссии является минимальное время для перемещения космического летательного аппарата, и в котором скалярная величина () модели зависит от производной массы космического летательного аппарата по времени ().
μ
15. Способ по п.1, в котором данным центральным космическим телом является Солнце, начальным космическим телом и целевым космическим телом являются космические тела, орбитально вращающиеся вокруг Солнца, и в котором величина, связанная с угловой скоростью, представляет угловую скорость орбитального вращения вокруг Солнца и зависит от гравитационного параметра () Солнца.
16. Способ по п.1, в котором данным центральным космическим телом является Земля и в котором величина, связанная с угловой скоростью, представляет угловую скорость орбитального вращения вокруг Земли и зависит от гравитационного параметра Земли.
17. Способ по п.1, в котором требованием данной космической миссии является минимальный расход топлива космического летательного аппарата для перемещения.
18. Программа программного обеспечения, загружаемая в память электронного процессора и содержащая участки кода программного обеспечения для реализации, при выполнении на электронном процессоре, способа по любому из предыдущих пунктов.
19. Программный продукт программного обеспечения, содержащий компьютерно-читаемый носитель, на котором хранится программа программного обеспечения по п.18.
20. Электронный процессор, сконфигурированный для реализации способа по любому из п.п.1-17.
21. Космический летательный аппарат, содержащий электронный процессор, сконфигурированный для реализации способа по любому из п.п.1-17.