大气层内固体火箭实时轨迹优化方法

• 作者: 郝泽明 张冉 王嘉炜 李惠峰
• 来源期刊: 宇航学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 固体火箭能量管理 大气层上升段 轨迹优化 凸规划
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 制导、导航、控制与电子|GNC and Electronics
• 页码范围: 1416-1426
• 页数: 11页
• 分类号: V448.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.3873/j.issn.1000-1328.2021.11.008

摘要

针对大气层内固体火箭能量管理问题,提出一种邻近-牛顿-康托维奇凸规划的实时轨迹优化方法.首先,针对传统能量管理方法难以严格满足大气层内过程约束的不足,提出了一种对控制量模值积分进行惩罚的规则化方法,将能量管理问题转化为轨迹优化问题.然后,针对大气层内强非线性动力学与约束,提出一种邻近-牛顿-康托维奇凸规划方法,对优化问题中的非线性项进行线性化处理并在性能指标中引入邻近规则化项,提升了算法的收敛性.最后,为减小优化算法对初始猜想的依赖性,引入虚拟控制变量对控制约束与过程约束进行松弛.数学仿真结果表明:采用所提出的轨迹优化方法求解能量管理问题是有效的,能够严格满足各项约束并实现高精度终端;此外,算法具有优异的实时性,能够满足能量管理对求解速度的要求.