基于hp伪谱同伦凸优化的火箭垂直回收在线轨迹规划方法

摘要：

针对可重复使用运载火箭垂直回收轨迹优化问题,提出了一种带有最优终端时间估计策略的hp伪谱同伦凸优化在线轨迹规划算法.首先,考虑状态约束和过程约束的非凸性,采用无损凸化处理推力幅值约束;然后,结合同伦方法与不动点迭代思想将气动力与非凸质量约束转化为线性时变剖面,完成问题凸化;进一步基于hp flipped Radau伪谱法对问题进行离散化处理,将最优控制问题转化为参数优化问题,进而采用原-对偶内点法求解;最后,为进一步减少燃料消耗,提升经济效益,考虑最优终端时间难以在线确定的问题,结合解析推导与二次插值法,设计了最优终端时间快速估计策略.仿真结果表明所设计的轨迹优化算法最优终端时间估计速度快,收敛性能良好,具有较高的精度和计算效率,具备在线应用的潜力.

关键词：运载火箭、垂直回收、轨迹优化、无损凸化、同伦方法、伪谱法

所属期刊栏目：43

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：上海航天科技创新基金SAST201711

在线出版日期：2022-06-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：603-614