火箭垂直回收的精確著陸段軌跡規(guī)劃問(wèn)題是一類(lèi)含復(fù)雜非線(xiàn)性狀態(tài)約束和控制約束的最優(yōu)控制問(wèn)題,此段需要滿(mǎn)足位置精度、速度大小等約束條件,又要求在著陸瞬間的姿態(tài)必須滿(mǎn)足嚴(yán)格的約束要求�？紤]到火箭精確著陸段的初始位置、氣動(dòng)力和落點(diǎn)等存在較大的不確定性,要求優(yōu)化軌跡的求解具有良好的實(shí)時(shí)性,現(xiàn)有的非線(xiàn)性規(guī)劃方法大多不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求,為此,本文基于凸優(yōu)化方法來(lái)研究火箭精確著陸段的軌跡優(yōu)化問(wèn)題,主要的研究工作如下:首先,分析火箭在垂直返回過(guò)程中的受力情況,在軟著陸坐標(biāo)系下推導(dǎo)出簡(jiǎn)化后的運(yùn)動(dòng)方程;分析垂直返回過(guò)程中的各種約束,確定各約束邊界,建立了火箭精確著陸段軌跡優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述;其次,介紹凸優(yōu)化的基本理論和求解工具,對(duì)火箭著陸段軌跡優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行凸化處理,分別采用無(wú)損凸化、變量轉(zhuǎn)換和迭代線(xiàn)性化等方法將原始的多約束非線(xiàn)性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列的凸優(yōu)化子問(wèn)題;再次,利用凸優(yōu)化求解工具CVX對(duì)軌跡優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解,采用序列凸優(yōu)化的思想設(shè)計(jì)了火箭精確著陸段的求解算法,通過(guò)凸子問(wèn)題的迭代優(yōu)化得到滿(mǎn)足約束要求的優(yōu)化軌跡,通過(guò)仿真驗(yàn)證算法的有效性和實(shí)時(shí)性;最后,將前面得到的凸子問(wèn)題進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃問(wèn)題,利用凸優(yōu)化解算...

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1火箭子級(jí)垂直返回段

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-1-第1章緒論1.1課題背景及研究的目的和意義1.1.1課題研究的背景隨著以SpaceX公司的獵鷹系列火箭為代表的垂直起降運(yùn)載器的成功回收與重復(fù)使用，其在商業(yè)航天發(fā)射市場(chǎng)表現(xiàn)出來(lái)的巨大潛力掀起了可重復(fù)使用運(yùn)載器研究的新熱潮。長(zhǎng)期以來(lái)，獲得低成本、常....

圖1-2“新謝潑德”和“新格倫”號(hào)運(yùn)載器SpaceX公司即美國(guó)太空探索技術(shù)公司成立于2002年，致力于降低空間成

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-入終于在2015年得到回報(bào)，“新謝潑德”飛行器在SpaceX公司的獵鷹－9（Falcon－9）火箭之前實(shí)現(xiàn)垂直返回著陸，實(shí)現(xiàn)里程碑式的跨越，也為后續(xù)發(fā)展計(jì)劃奠定了基矗2016年9月，BlueOrigin公司公布了了其新一代垂直起降火箭NewGl....

圖1-3SpaceX公司載人計(jì)劃（2）國(guó)內(nèi)我國(guó)一些民企也加入了追趕的隊(duì)伍里，其中幾家民企已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-6-圖1-3SpaceX公司載人計(jì)劃（2）國(guó)內(nèi)我國(guó)一些民企也加入了追趕的隊(duì)伍里，其中幾家民企已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)。成立于2014年的翎客航天，是其中的代表之一，其研發(fā)的T3火箭成功實(shí)現(xiàn)了懸停、平移和垂直軟著陸。2019年8月，翎客航天進(jìn)行了新一代可....

圖2-1軟著陸坐標(biāo)系（2）返回子級(jí)坐標(biāo)系1R

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-11-構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系。對(duì)于原場(chǎng)返回而言，此坐標(biāo)系可由發(fā)射坐標(biāo)系繞Oy軸旋轉(zhuǎn)180得到，對(duì)于非原場(chǎng)返回而言，軟著陸坐標(biāo)系即為發(fā)射坐標(biāo)系平移至目標(biāo)著陸點(diǎn)得到的坐標(biāo)系。圖2-1軟著陸坐標(biāo)系（2）返回子級(jí)坐標(biāo)系1R如圖2-2所示，坐標(biāo)系原點(diǎn)1o取火箭返....

本文編號(hào)：4014139