深空转移轨道设计中的寻优算法研究

摘要

深空转移轨道设计可转化为寻优问题,其特点是多维性、多局部极小值、多目标函数和多约束条件,这就对寻优策略、算法提出要求.本文分析深空探测轨道转移方式特点,简要介绍几种常用的寻优算法,以地球发射至小行星阿波菲斯和地球发射至木星为算列,研究各寻优算法在深空轨道设计中的适用性和优缺点,供工程设计参考.通过仿真结果，得到四种算法在深空转移轨道设计中有如下结论:1:遗传算法GA和自适应模拟退火法ASA善于处理简单双脉冲星际转移问题，包括单目标函数问题和多目标函数问题，但在复杂的多脉冲一借力转移方式中表现欠佳。2:差分进化法DE在各类问题中的具有良好的适用性，在简单双脉冲转移和多脉冲转移方式下均能求得较优的转移方案，在多目标函数问题的处理中也有很好的表现。3:粒子群算法PSO在处理单目标函数问题时性能与差分进化法相当，但对于多目标函数的问题时难以收敛至合理的Pareto解集。综上所述，对于一般的单脉冲转移问题而言，可在遗传算法GA、差分进化法DE、粒子群算法PSO,自适应模拟退火法ASA中任选一种;而对于带借力的多脉冲转移问题而言，特别是考虑多目标函数时，建议采用差分进化法DE.