基于高斯伪谱法的二级助推战术火箭多阶段轨迹优化

摘要

针对二级助推战术火箭在多种约束下的高精度轨迹优化问题,提出了一种基于高斯伪谱法(GPM)的多阶段轨迹优化方法.针对二级发动机的工作特点,将全弹道划分为发射段、爬升段、续航段和制导攻击段4个阶段.为了提高禁飞区或敌方火力覆盖区附近的优化轨迹精确度,引入准接触点概念,将全弹道进一步进行阶段细分,并以连接点确保相邻阶段的顺利连接.利用GPM将轨迹规划问题转化为非线性规划问题进行求解.为了进一步提高计算效率、降低初值设置的难度,设计了基于初值生成器的迭代策略,实现了二级助推战术火箭多阶段轨迹优化.充分考虑飞行器各阶段飞行特点和约束,通过数值算例表明了该方法的优点.仿真结果表明,所提优化方法求解效率高,能够得到可行的最佳轨迹.