A convex optimization approach to lunar ascent trajectory design
Ay tırmanma yörüngesi tasarımı için konveks optimizasyon yaklaşımı
- Tez No: 970744
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HALİL ERSİN SÖKEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ay keşfi son yıllarda küresel ölçekte yeniden artan bir ilgi görmektedir. Ay yüzeyinde yapılan keşif faaliyetlerinin devam etmesiyle birlikte, ikmal ve mürettebat transferi gibi operasyonlar, Ay yüzeyinden belirli bir hedef yörüngeye kalkış yapabilecek uzay araçlarını gerektirecektir. Bu tür görevlerin verimliliğini artırmak için, tırmanma yörüngesinin optimizasyonu büyük önem taşımaktadır. Bu tez, bir Ay kalkış aracının tırmanma yörüngesini optimize etmek için konveks bir yaklaşım sunmaktadır. Geleneksel yörünge optimizasyon yöntemleri, tırmanma dinamiklerinin ve kısıtlarının doğası gereği konveks olmaması nedeniyle zorluklarla karşılaşabilmektedir. Bu sorunu aşmak amacıyla konveks optimizasyon temelli bir yaklaşım önerilmektedir. Kayıpsız konveksleme ve ardışık konveksleme yöntemlerinin birlikte kullanılması ile, konveks olmayan tırmanma problemi, verimli bir şekilde çözülebilen konveks alt problemlere dönüştürülerek görev yörüngesine ulaşmak için optimal bir tırmanma yörüngesi elde edilmektedir. Bu çalışmanın temel katkısı, yörünge vektörlerinden özgül açısal momentum, düğüm doğrusu ve eksantriklik vektörlerini kullanan yeni bir son durum kısıtı formülasyonudur. Bu vektörler, altı yörünge elemanının beşini kısıtlayarak hedeflenen görev yörüngesinin hassas biçimde tanımlanmasını sağlamakta; aynı zamanda gerçek anomali parametresini serbest bırakarak optimizasyon sürecini basitleştirmekte ve çözümleyicinin performansını artırmaktadır. Daha önceki konveks tırmanma optimizasyon çalışmaları çoğunlukla dairesel yörüngelere ulaşmaya odaklanmıştır. Önerilen yaklaşım ile, son durum kısıtlarını genelleştirerek bu yöntemleri eliptik yörüngeler de dahil olmak üzere daha geniş bir yörünge yelpazesine uygulanabilmektedir.
Özet (Çeviri)
Moon exploration has gathered renewed global interest in recent years. As the exploration of the Moon continues, lunar operations such as resupply and crew transfer missions will require spacecraft that can lift off from the surface of the Moon to a target orbit. To increase the efficiency of such missions, designing an optimal ascent trajectory is essential. This thesis presents a convex approach for optimizing the ascent trajectory of a lunar ascent vehicle. Traditional trajectory optimization methods often struggle with the non-convex nature of the dynamics and constraints of the ascent trajectory. To address this issue, convex optimization approach is proposed. By combining lossless and successive convexification methods, the non-convex ascent problem is transformed into a series of convex subproblems that can be efficiently solved to generate an optimal trajectory to reach the mission orbit. The main contribution of this study is the formulation of novel terminal constraints that use three orbital vectors, which are the specific angular momentum, the node line, and the eccentricity vectors, to capture five of the six orbital elements, allowing for accurate targeting of the designated mission orbit while leaving the true anomaly parameter free to simplify the optimization process and improve solver performance. Previous studies on convex ascent trajectory optimization have mainly focused on reaching circular orbits. The proposed approach generalizes the terminal constraints and extends available methods to enable targeting of a wider range of orbits, including elliptic orbits.
Benzer Tezler
- H-infinity mixed-sensitivity optimization for infinite dimensional plants subject to convex constraints
Konveks kısıtlamalara tabi sonsuz boyutlu sistemler için h-ınfinity karışık-hassasiyet optimizasyonu
OĞUZHAN ÇİFDALÖZ
Doktora
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiArızona State UnıversıtyKontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARMANDO A. RODRIGUEZ
- Elektrik enerji sistemlerinde algoritma kullanarak optimizasyona yeni bir yaklaşım
A New approach to electrical power system optimization by using genetic algorithm
ZEHRA ELİF AYGEN
Doktora
Türkçe
2002
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Tesisleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NESRİN TARKAN
- A probabilistic guidance approach to swarm-to-swarm engagement problem
Sürüler arası angajman problemine olasılıksal güdüm yaklaşımı
SAMET UZUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NAZIM KEMAL ÜRE
- BAYESIAN INFERENCE FRAMEWORKS FOR LLM ACTIVATION SPACE OPTIMIZATION: A STEIN VARIATIONAL AND PARAMETRIC APPROACH
BÜYÜK DİL MODELİ AKTİVASYON UZAYI OPTİMİZASYONU İÇİN BAYESÇİ ÇIKARIM YAPILARI: STEIN VARYASYONEL VE PARAMETRİK BİR YAKLAŞIM
AYTAÇ KASIMOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. MUSTAFA DOĞAN
- Tight Frame ie 𝑙ₚ (0 < 𝑝 ≤ 1) minimizasyon problemine yeni bir yaklaşım ve görüntü işleme uygulaması
A new approach to the 𝑙ₚ (0 < 𝑝 ≤ 1) minimization problem with Tight Frame and it is image processing application
GÜLDEN KAPUSUZ
Doktora
Türkçe
2025
MatematikSüleyman Demirel ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ŞAHİNER