Merevolusi Pendaratan Roket: Metode PDG Terobosan Memastikan Presisi Di tengah Turbulensi
Peneliti Universitas Beihang memperkenalkan Endo-PDG-DR, metode panduan keturunan bertenaga untuk roket yang dapat digunakan kembali yang menggabungkan penolakan gangguan dengan kontrol optimal. Dengan menggunakan algoritma canggih, mereka membahas gangguan yang dimodelkan dan tidak dimodelkan, mencapai panduan real-time yang kuat.
Powered Descent Guidance (PDG) adalah teknologi penting untuk memungkinkan roket yang dapat digunakan kembali untuk mencapai pendaratan yang tepat di Bumi. Berbeda dengan sistem PDG yang mapan yang dikembangkan untuk lunar dan pendaratan planet, panduan keturunan bertenaga endoatmosfer harus mengatasi tantangan yang ditimbulkan oleh dinamika nonlinier dan kondisi penerbangan yang lebih keras di dalam atmosfer Bumi. Tantangan -tantangan ini termasuk fluktuasi dorongan mesin, ketidakpastian aerodinamik, dan gangguan angin.
Misalnya, gangguan angin dapat memaksakan kekuatan aerodinamik terus menerus pada roket, yang secara signifikan dapat mengurangi pendaratan ketepatanmeningkatkan konsumsi propelan, dan bahkan mengarah pada perintah panduan yang tidak stabil. Meskipun pendekatan yang ada menggabungkan dinamika enam derajat kebebasan dan model aerodinamis, mereka sering gagal secara sistematis mengatasi gangguan selama desain panduan.
Untuk mengatasi keterbatasan ini, penting untuk mengembangkan strategi panduan yang mampu menolak gangguan dalam panduan optimal nonlinier endoatmosfer. Tujuannya adalah untuk menghasilkan perintah panduan yang mengarahkan roket di sepanjang lintasan pertemuan terminal pendaratan saat mengoptimalkan metrik kinerja, seperti meminimalkan konsumsi propelan, bahkan di hadapan gangguan.
Pendekatan Panduan Baru: Endo-PDG-DR
Baru -baru ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Huifeng Li dan Ran Zhang dari Universitas Beihang, Cina mengusulkan metode panduan umpan balik yang optimal dengan tujuan penolakan gangguan. Pekerjaan ini mewakili metodologi desain teknik canggih yang mampu menyatukan kinerja panduan optimal dan tingkat penolakan gangguan.
Tim menerbitkan karya mereka di Jurnal Aeronautika Cina pada 14 Desember 2024.
“Dalam karya ini, kami merumuskan masalah baru yang disebut endoatmospheric bertenaga bimbingan dengan penolakan gangguan (endo-PDG-DR) dengan membagi dan menaklukkan gangguan. Gangguan dibagi menjadi dua bagian, gangguan dan gangguan yang tidak dimodelkan; Akibatnya, dua strategi penolakan gangguan yang berbeda diadopsi untuk menangani dua jenis gangguan: gangguan yang dimodelkan dieksploitasi secara proaktif dengan mengoptimalkan masalah panduan yang diformulasikan di mana gangguan yang dimodelkan ditambah sebagai keadaan baru dari model dinamika; Gangguan yang tidak dimodelkan secara reaktif dilemahkan dengan menyesuaikan turunan parsial orde kedua dari Hamiltonian dari masalah panduan optimal dengan indeks kinerja kuadratik yang bervariasi waktu yang parameter, ”kata Huifeng Li, Profesor di Sekolah Astronotika di Beihang University (Cina), A Pakar Senior yang minat penelitiannya fokus pada bidang panduan dan kontrol kendaraan penerbangan.
Metode pemrograman dinamis diferensial pseudospektral (PDDP)
“Metode pemrograman dinamis pseudospektral (PDDP) yang baru dikembangkan untuk menyelesaikan persamaan Hamilton-Jacobi-Bellman dari masalah endo-PDG-DR, dan sebaliknya undang-undang umpan balik negara yang optimal yang kuat diperoleh dengan bentuk afin sederhana yang menguntungkan yang menguntungkan yang menguntungkan yang menguntungkan tetangga tetangga yang kuat diperoleh dengan afin sederhana yang menguntungkan yang menguntungkan yang menguntungkan tetangga tetangga yang kuat dan sesuai dengan hal yang menguntungkan untuk implementasi real-time. Lebih penting lagi, undang -undang panduan umpan balik optimal yang diperoleh menyatukan dua fungsi sinergis, yaitu, pengemudi optimal adaptif dan pelemahan gangguan. Kemudi optimal adaptif mengakomodasi gangguan yang dimodelkan, dan atenuasi gangguan mengkompensasi efek gangguan keadaan yang disebabkan oleh gangguan yang tidak dimodelkan. ” kata Huifeng Li.
“Dengan menggunakan undang-undang panduan umpan balik optimal yang diturunkan, tingkat penolakan gangguan secara kuantitatif diukur dengan dengan ketat mengkarakterisasi properti input-output dari gangguan yang tidak dimodelkan hingga kesalahan panduan yang diprediksi. Berdasarkan tingkat penolakan gangguan yang dikuantifikasi, undang -undang penyetelan parameter bobot kuadratik yang sederhana dan praktis diusulkan untuk melemahkan efek buruk dari gangguan yang tidak dimodelkan, ”kata Huifeng Li.
Namun, pekerjaan penelitian yang lebih rumit masih diperlukan untuk mengeksplorasi ketahanan panduan. Dalam hal ini, LI juga mengajukan tiga arah pengembangan utama dapat dikejar dalam karya -karya mendatang termasuk identifikasi model online, pembuatan lintasan optimal yang sangat terbatas, dan pembelajaran parameter panduan.
Referensi: “Panduan Umpan Balik Optimal dengan Penolakan Gangguan untuk Keturunan Bertenaga Endoatmosfer” oleh Xinglun Chen, Ran Zhang dan Huifeng Li, 14 Desember 2024, Jurnal Aeronautika Cina.
Doi: 10.1016/j.cja.2024.103336
Kontributor lain termasuk Ran Zhang dan Xinglun Chen dari School of Astronautics di Beihang University (Cina).
Pekerjaan ini didukung oleh National Natural Science Foundation of China (No. 62103014).
