[发明专利]火箭动力下降着陆过程快速轨迹优化方法

摘要

火箭动力下降着陆过程快速轨迹优化方法。本发明公开的燃料最优动力下降着陆快速轨迹规划方法，属于火箭制导领域。本发明实现方法为：对动力下降飞行进行动力学建模并量纲归一化，建立三维无量纲动力学方程；把动力学方程的自变量从时间转化为高度；引入动力下降飞行所需的约束，建立燃料最优的动力下降着陆的最优控制问题；将原始最优控制问题中的非线性动力学方程处理成线性的动力学方程；将一部分的非线性性保留，转化为约束。将非凸约束进行凸化，建立一个凸的最优控制问题；将其在非均匀离散点用四阶Runge‑Kutta方法进行离散，建立二阶锥规划问题；通过迭代求解二阶锥规划问题，直到收敛，即实现动力下降着陆飞行的轨迹规划。本发明有高效的优点，能够提高火箭动力下降段着陆安全性和可靠性。

主权项

1.燃料最优动力下降着陆快速轨迹规划方法，其特征在于：包括如下步骤，/n步骤一：对动力下降飞行进行动力学建模并量纲归一化，建立三维无量纲动力学方程；由于飞行时间是自由的，并把动力学方程的自变量从时间转化为高度；并引入动力下降飞行所需的约束，建立燃料最优的动力下降着陆的最优控制问题；/n步骤二：对问题P0中的非线性动力学方程进行处理，使之成为一个线性的动力学方程；将动力学方程中一部分非线性性保留，并转化为约束；基于线性的动力学方程，建立新的非凸最优控制问题P1；/n步骤三：将非凸的约束进行凸化，并建立一个凸的燃料最优动力下降飞行的最优控制问题P2；/n步骤四：计算非均匀离散点，将步骤三得到的凸的最优控制问题P2，在该非均匀离散点处离散；其中动力学方程用四阶Runge-Kutta方法进行离散；离散后，建立一个二阶锥规划问题P3；/n步骤五：迭代求解步骤四得到的二阶锥规划问题P3；首先选择初始状态剖面x⁽⁰⁾；在每次迭代中，更新离散点并将上次迭代所得轨迹x^(k)，代入问题P2，并将问题离散求解，得到的新的解x^(k+1)；重复此过程，直到前后两次迭代的解一致，即实现动力下降着陆飞行的轨迹规划。/n