火箭返回着陆问题高精度快速轨迹优化算法

摘要：

针对垂直起降可重复使用运载火箭子级返回着陆问题,提出一种高精度快速轨迹优化算法.算法将凸化技术与伪谱离散方法有机结合,将非凸、非线性优化问题转化为凸优化问题,进而充分利用凸优化求解快速性、收敛确定性以及伪谱法离散精度高的理论基础.在优化精度方面,建立了高保真优化模型,分析了发动机开机/终端时刻值设计对轨迹最优性的影响;采用flip-Radau谱法对连续最优控制问题进行离散,并利用伪谱法的独特离散时域映射,将开机和终端时刻设计为特殊控制变量,提高了优化结果的精度和最优性.在快速性方面,为利用凸优化方法求解非凸问题,基于一种新的信赖域更新策略,提出了改进序列凸化算法,减少了算法迭代次数,提高了算法收敛性能.数值实验验证了算法的有效性.高精度的优化结果和较高的计算速度,使得算法具有发展为在线最优制导方法的潜力.

关键词：可重复使用火箭、快速轨迹优化、凸优化、伪谱法离散、信赖域更新、精确软着陆

所属期刊栏目：35

分类号：V448.1(航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制)

资助基金：上海市优秀学科带头人计划14XD1423300资助.Supported by the Leading Scientists Plan of Shanghai14XD1423300

在线出版日期：2018-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：389-398