هدايت بهينه جسم بازگشتي با استفاده از روش تركيبي

Optimal Reentry Guidance using a Combined Method

در مقاله حاضر، روشي نوين براي هدايت بهينه فاز بازگشت به جو پيشنهاد مي‎گردد. اين روش هدايت مبتني بر بهينه‎سازي مسير لحظه‎اي و برخط است كه در آن، فرامين بهينه هدايت از حل متوالي مسايل كنترل بهينه به‌دست مي‎آيند. به‌منظور حل سريع و برخط مسايل كنترل بهينه، از رويكردي تركيبي مشتمل بر مفاهيم همواري ديفرانسيلي، منحني‎هاي بي‎اسپيلاين، هم‎نشاني مستقيم و برنامه‎ريزي‎ غيرخطي استفاده مي‎شود. با انجام فرآيند بهينه‎سازي مسير در قالب يك حلقه بسته كنترلي و پياده‎سازي قواعد كنترل افق پسين، مي‎توان پاسخ‎هاي حلقه باز كنترل بهينه را به شرايط لحظه‎اي جسم و هدف وابسته كرد. در اين حالت، مي‎توان فرامين هدايت را براساس توابع هدف و قيود متنوعي توليد نمود و عدم قطعيت‎هاي مدل را با واردنمودن شرايط لحظه‎اي وسيله به بخش بهينه‎سازي‎كننده مسير درنظرگرفت. به‌منظور نشان‎دادن قابليت‎هاي روش هدايت پيشنهادي، مثالي عددي از هدايت يك جسم بازگشتي در حضور عدم قطعيت‎هاي مدل و باد ارايه مي‎شود.

In this paper an optimal new reentry guidance method is proposed. This method is based on online trajectory optimization that optimal guidance commands derived from optimal problem solutions. For rapid and online solution of optimal control problem, we present a method which is a combination of differential flatness concept, B-spline curves, direct collocation and nonlinear programming. With closed loop trajectory optimization and implementation of receding horizon control concept, open loop optimal control solutions are related to current vehicle and target conditions. In this case guidance commands are generated based on desired functional and various constraints. For proofing of capabilities of this guidance method, an example of reentry guidance is discussed with wind and model uncertainties.