垂直起降运载火箭返回着陆轨迹在线优化研究

摘要

针对垂直起降运载火箭返回着陆轨迹优化问题开展了研究。首先,基于多区间Radau伪谱法和稀疏非线性规划技术,采用C++语言编程开发了具有在线优化能力的轨迹优化程序。然后,针对火箭返回着陆轨迹的落点误差较大问题,提出了末段轨迹在线更新的应用模式,以消除轨迹累积误差。最后,开展了仿真计算。研究结果表明:所提方法能够快速求解运载火箭返回着陆轨迹优化问题,计算效率比GPOPS-Ⅱ软件提高大约3~12倍,并且可以移植到嵌入式系统,具有在线优化的能力;对末段轨迹进行在线更新能够有效提高返回轨迹的落点精度。