طراحی قانون هدایت برای فاز نهایی ماموریت فرود سه بعدی بوستر با روش بسط مرتبه بالا

در این مقاله، طراحی قانون هدایت بهینه با در نظر گرفتن شرایط و زمان نهایی مقید برای مرحله نهایی مسئله فرود سه بعدی بوستر یک ماهواره بر مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی تحقیق، بررسی نحوه توسعه و افزایش قابلیت روش بسط مرتبه بالای برداری برای طراحی قانون هدایت بهینه است. این قانون نسبت به انحرافات بزرگ اولیة متغیر حالت، حساسیت حداقلی دارد و همچنین امکان پیاده سازی آنلاین آن با حداقل محاسبات در عمل وجود دارد. اثر بخشی روش بسط مرتبه بالا با شبیه سازی مونت کارلو مورد بررسی قرار گرفته است و نشان ‌داده‌ شد که قانون هدایت بر اساس بسط مرتبه بالای برداری نه تنها از دقت مناسبی برخوردار است بلکه می تواند جایگزین خوبی برای مسئله تعقیب مسیر نامی باشد.

guidance law design for the final phase 3d landing mission of booster using high order expansions method

in this paper, optimal guidance law design considering fixed final state and time for the final phase booster landing problem of a spacecraft or launch vehicle is investigated and studied. this guidance law, not only satisfied a specific optimality criterion, but it also has the least sensitivity to the initial state’s deviations; which is due to the inclusion of the nonlinear terms in the mathematical modeling using the high order expansions method. the main goal of this research, is to investigate the development and to augment the capability of the high order expansions method for guidance law design. different implementations of this approach including the differential algebra high order, the generating function based high order and vectorized high order expansions methods have been investigated. after reviewing the implementation concepts of the high order expansions method, the effectiveness of this method has been studied. then a 3-dimensional booster landing problem has been chosen as the case study and after extracting the mathematical model and nominal optimal solution, the sensitivity variables have been extracted up to the 3rd order. afterwards, to investigate the performance of the designed guidance law, the monte carlo simulations have been performed and it has been shown that the designed guidance law on the basis of the taylor series and high order expansions method has a good accuracy and is a valuable alterative to the nominal trajectory tracking guidance approach.