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Ley de guía óptima con restricción de ángulo de impacto y límite de aceleración para la interceptación exo-atmosférica

Autores: Zhao, Shilei; Chen, Wanchun; Yang, Liang

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Ley de guía óptima con restricción de ángulo de impacto y límite de aceleración para la interceptación exo-atmosférica


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Desarrollar una ley de guía óptima
Intercepción exo-atmosférica
Restricción del ángulo de impacto
Límite de aceleración
Problema de control óptimo
Aceleración máxima
Energía total de control

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 16

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento tiene como objetivo desarrollar una ley de guía óptima para la intercepción exo-atmosférica, en la que se consideran la restricción del ángulo de impacto y el límite de aceleración. En primer lugar, se formula un problema de control óptimo con restricciones sobre el error de impacto terminal y el ángulo de impacto, en el que el índice de rendimiento de la energía de control se pondera mediante una función de potencia del tiempo restante. El comando de guía en lazo cerrado, que se expresa como una combinación lineal de la distancia de error cero y el error de ángulo cero, se deriva utilizando una transformación de reducción de orden tradicional. Luego, se obtiene una solución analítica para la aceleración máxima durante el vuelo al analizar los puntos de frontera y los puntos críticos de la curva del comando de guía. Se encuentra que la aceleración máxima es una función de la ganancia ponderada en el índice de rendimiento. Por lo tanto, la aceleración máxima se puede limitar de manera eficiente utilizando la ganancia ponderada variable. Además, se estudia la relación entre la energía total de control y la ganancia ponderada. Como resultado, se propone un método sistemático para seleccionar la ganancia ponderada de manera que se cumpla la restricción de aceleración mientras se minimiza la energía total de control. Se han realizado simulaciones no lineales para probar el rendimiento del método propuesto. Los resultados muestran que este método funciona bien en la intercepción del objetivo maniobrando con una distancia de error y un error de ángulo de intercepción despreciables. Y puede tolerar un límite de aceleración más estricto en comparación con el método típico.

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