可重复使用火箭再入段轨迹优化与容错制导

发布时间：2024-04-20 11:05

　　可重复使用火箭由于其经济性和时效性,是未来往返太空的主要运输工具。可重复使用火箭再入过程的环境复杂,飞行条件恶劣,执行机构容易发生故障,因此本文针对可重复使用火箭一子级返回各飞行段,开展了轨迹优化与容错制导方法的设计研究,具体研究内容包括:第一,综述了论文研究的背景和意义,介绍了国内外可重复使用火箭的发展现状。综述了返回飞行器轨迹优化方法和容错制导方法的研究现状。第二,在分析了火箭一子级自身的特点和再入段的具体飞行阶段的基础上,建立了火箭一子级动力学模型,为后续论文研究工作提供基础。第三,针对火箭一子级再入段轨迹优化问题,采用了两种轨迹优化方法对其再入段轨迹进行优化:一是直接法中的高斯伪谱法,论文将使用高斯伪谱法把动态优化问题转化为非线性规划问题,以燃料最优为性能指标对火箭一子级再入段轨迹进行优化。二是牛顿迭代法,牛顿迭代法是一种在线轨迹优化方法,论文将同样以燃料最优为性能指标对火箭一子级再入段轨迹进行优化。验证了两种方法对火箭一子级再入段轨迹优化的可行性,最后对比两种轨迹优化方法,给出了它们的优缺点。第四,以基于牛顿迭代法的轨迹优化方法给出的最优轨迹为基础,针对不同的飞行阶段分别采用...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1论文结构

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-7-图1-1论文结构

图2-2发射坐标系（3）弹道坐标系222o-xyz，记为D

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-9-把地球看成是椭球，oy轴与椭圆过点o的主法线重合，与赤道平面的夹角称为地理纬度（记作0B）。经度用0表示。在水平切平面内，ox轴与子午线切线正北方向的夹角称为射击方位角（记作0A）。这些角度均以对着oy看去顺时针为正。图2-2发射坐标系（3）弹....

图3-1再入过程示意图

00u()()()U()()UnniiiiiiiiULL（3-18）3.3基于高斯伪谱法的离线轨迹优化方法如图3-1所示，将整个再入过程分为三个阶段，第一阶段开始于火箭一二级分离，结束于距....

图3-2飞行轨迹xoy平面轨迹图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-20-5555(3-19)优化指标为：fJmt(3-20)仿真结果如下：图3-2飞行轨迹xoy平面轨迹图图3-3飞行轨迹xoz平面轨迹图如图3-2和图3-3所示的发射坐标系下火箭一子级飞行轨迹图可知，蓝色部分为第一阶段，即大气层外飞行段，红色为第二....

本文编号：3959321