可重复使用运载火箭燃料最优着陆的模型预测制导
系统与控制
2025-08-14 v1 系统与控制
摘要
本文介绍了一种可重复使用运载火箭（Reusable Launch Vehicles, RLVs）的着陆制导策略，采用基于序列凸规划（Sequential Convex Programming, SCP）的模型预测方法。所提出的方法设计了两个不同的最优控制问题（Optimal Control Problems, OCPs）：规划适应 RLV 特有实际路径约束的燃料最优着陆轨迹，以及确定实时最优跟踪指令。这种双重优化策略允许在跟踪任务中通过可调预测视野长度来降低计算负荷，实现接近闭环的性能。通过替代的旋转动力学表示，提高了跟踪任务的模型保真度，从而实现更稳定的 OCP 数值解，并考虑了飞行器的瞬态动力学。此外，针对推力矢量控制的 RLV，提出了在规划和跟踪阶段对气动力学的修改，以在不增加计算复杂度的情况下减小保真度差距。大量的六自由度（6-DOF）仿真实验验证了所提算法的有效性及改进的制导性能。
引用
@article{arxiv.2405.01264,
title = {Model Predictive Guidance for Fuel-Optimal Landing of Reusable Launch Vehicles},
author = {Ki-Wook Jung and Sang-Don Lee and Cheol-Goo Jung and Chang-Hun Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.01264},
year = {2025}
}