垂直起降运载火箭动力软着陆轨迹优化方法研究

垂直起降运载火箭动力软着陆轨迹优化方法研究摘要：垂直起降运载火箭的动力软着陆是解决火箭降落时的重要问题，其轨迹优化对提高火箭回收的可行性和可靠性具有重要意义。本研究通过分析火箭降落过程中的运动学和动力

垂直起降运载火箭动力软着陆轨迹优化方法研究 摘要：垂直起降运载火箭的动力软着陆是解决火箭降落时的重要问 题，其轨迹优化对提高火箭回收的可行性和可靠性具有重要意义。本研 究通过分析火箭降落过程中的运动学和动力学特性，提出了一种优化方 法，旨在实现火箭的平稳、精确着陆。首先，基于火箭结构和动力系统 的特性，建立了火箭降落时的数学模型。然后，通过最优控制理论，将 火箭着陆问题转化为一个最优化问题，建立了优化目标函数。进一步， 采用数值方法求解，并结合动力学约束条件，在不同约束下求解出最佳 轨迹。最后，通过数值仿真验证了该方法的有效性，并与其他方法进行 了对比分析。 关键词：垂直起降运载火箭；动力软着陆；轨迹优化；最优控制理 论 1.引言 垂直起降运载火箭作为一种新的载人航天交通工具，具有很高的发 展前景。然而，火箭的着陆过程面临着很多挑战，如精确着陆和碰撞避 免等。因此，研究垂直起降运载火箭的动力软着陆轨迹优化方法具有重 要意义。 2.数学模型的建立 火箭的降落过程可以看作是一个多相流动力学问题。基于火箭结构 和动力系统的特性，建立火箭降落时的数学模型。考虑到火箭的质量、 姿态、速度和推力等因素，建立火箭降落过程的动力学方程。 3.最优控制理论的应用 最优控制理论是寻找系统状态的最优轨迹和控制策略的数学方法。 通过将火箭着陆问题转化为一个最优化问题，建立优化目标函数。引入 约束条件，包括动力学约束、姿态约束和控制约束等，以确保着陆的安 全和精确。