Abstract

The task of optimizing trans-atmospheric motion of a flight vehicle in order to maximize its final velocity with prescribed finite values of the height and flight path angle is considered. The angle of attack acts as control in passive motion of a vehicle. Previously, the sequential linearization method was used to solve this optimization task. It is shown that at great altitudes the control programs are slightly different depending on the chosen initial approximation. Therefore, the aim of this work is to determine the optimum control program on the basis of a strict solution of the optimization task using the Pontryagins maximum principle. Solving the problem of optimizing trans-atmospheric motion of a flight vehicle is illustrated by passive climb of the sub-hypersonic vehicle MPV (the first stage of the aerospace system RASCAL designed in the USA). The coefficient of lift (angle of attack) increases in the greater part of the trajectory to provide the prescribed finite values of height and path inclination and then decreases to provide maximum final velocity. The correctness of the obtained solutions of the optimization task using the maximum principle is confirmed by the zero Hamiltonian value in the optimum trajectory. The results of vehicle motion simulation with optimal control and various initial conditions of motion and the vehicle mass are discussed. The results obtained show that the solutions of the optimization task under consideration using the maximum principle and the sequential linearization principle are in close agreement.

Highlights

  • R g V cosБаллистические коэффициенты x , y определяются по соотношениям: cxa S 2m cya S 2m (2).

  • Где cxa , cya – соответственно коэффициенты силы лобового сопротивления и аэродинамической подъёмной силы; S – характерная площадь ЛА; m – масса ЛА.

  • ЛА на рассматриваемом участке движения управляется за счёт изменения угла атаки и связанного с ним коэффициента подъёмной силы cya.

Read more

Summary

R g V cos

Баллистические коэффициенты x , y определяются по соотношениям: cxa S 2m cya S 2m (2). Где cxa , cya – соответственно коэффициенты силы лобового сопротивления и аэродинамической подъёмной силы; S – характерная площадь ЛА; m – масса ЛА. ЛА на рассматриваемом участке движения управляется за счёт изменения угла атаки и связанного с ним коэффициента подъёмной силы cya. Где cya min и cya max определяются соответственно минимальным min и максимальным max углами атаки и зависят от числа M. Задачу оптимизации движения сформулируем следующим образом: для системы дифференциальных уравнений (1) при заданных начальных (6) и конечных (7) условиях определить оптимальную программу изменения коэффициента подъёмной силы cya t при заданных ограничениях (8), обеспечивающую максимум конечной скорости ЛА. Согласно принципу максимума оптимальное управление для принятого критерия должно обеспечивать минимум функции Гамильтона (9) в каждой точке траектории [6]. Где коэффициент лобового сопротивления cxa0 M и коэффициент отвала поляры A M есть функции числа Маха

H V cxa V
A M M V
Full Text
Paper version not known

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.