Planificación y guiado óptimos de la trayectoria de ascenso a órbita de un vehículo lanzador sometida a perturbaciones y errores de modelado

Abstract

En este proyecto se explora el proceso de planificación y guiado óptimos de la trayectoria de un vehículo lanzador multietapa. Para la definición de la trayectoria óptima de referencia se utiliza un método de colocación indirecto, aplicando la Teoría de Control Óptimo, formulando el Principio del Mínimo de Pontryagin y resolviendo numéricamente el problema de contorno resultante. El sistema de guiado se ha basado en el desarrollo y la sintonización de controladores LQR de horizonte finito, con término integral y sistema anti-windup. Por último, se han evaluado las prestaciones del sistema completo sometido a distintas combinaciones de perturbaciones y errores de modelado, obteniendo resultados satisfactorios.

In this project the process of development of the optimal trajectory planning and guidance of a multistage rocket is explored. To define the optimal reference trajectory an indirect transcription method is used, by first utilizing the Optimal Control Theory, formulating Pontryagin’s Minimum Principle, and then numerically solving the resulting boundary value problem. The guidance system is based on the development and tuning of finite-horizon LQR controllers, including integral terms and an anti-windup system. Lastly, the performance of the overall system has been assessed, obtaining successful results.