Рассматривается задача оптимизации экспедиции межпланетного пространственного
перелёта космического аппарата (КА). Предполагается, что на одном из концов есть
жёсткое условие фазировки. Гравитационные поля Солнца и планет считаются
центральными ньютоновскими. Прочие тела и КА полагаются непритягивающими
материальными точками, их координаты и скорости в момент стыковки совпадают. КА
управляется двигателями большой тяги и малой тяги. Угловое положение КА на
исходной стартовой окружности, моменты включения, выключения тяги оптимизируются.
Минимизируются затраты массы.
Рассматриваемая задача формализуется как задача оптимального управления и
решается на основе принципа максимума Понтрягина. Краевая задача решается численно
методом стрельбы с использованием модифицированного метода Ньютона и метода
продолжения решения по параметру. Одной из основных трудностей при решении таких
задач является построение хорошего начального приближения, в работе рассматривается
методика его построения. Для этого задача построения траектории перелёта приближается
серией задач Ламберта, находятся окна старта.
Затем задача решается в импульсной постановке на основе принципа Лагранжа с
учётом на каждом участке траектории притяжения и Солнца, и планет. Далее на основе
импульсного решения строится экстремаль с ограниченной тягой в исходной задаче с
использованием принципа максимума. Для оптимизации времени на конце с условиями
попадания в точку используются условия трансверсальности принципа максимума, для
оптимизации времени на конце с условием фазировки – внешняя оптимизация
комбинацией градиентных методов и метода продолжения решения по параметру.