垂直起降可重复使用火箭返回着陆过程实时轨迹优化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61773341
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0302.控制系统与应用
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Reusable launch vehicle is crucial for sustainable development of the aerospace industry. Recovery of the rocket is a significant prerequisite for its reuse. Recently VTVL (Vertical Takeoff and Vertical Landing) has become the most promising recovery technique. However, the return and landing process of VTVL rocket presents challenges to guidance and control, including severe coupling between aerodynamic force and thrust, rapidly changing flight environment, considerable model uncertainty, harsh landing conditions, etc. This research focuses on real-time trajectory optimization for descent and landing of VTVL reusable rockets to realize safe, stable and economic flight along with high-precision landing. The process of interest is characterized by multiple stages and nonlinearities, with constraints on flight angular rate, angle of attack, sideslip angle, overload, fuel, engine tilt angle, ignition conditions, as well as on the terminal velocity, position and attitude. Based on the above knowledge, topics to be investigated include mechanism modeling and optimization-oriented formulation for returning and landing of VTVL reusable rockets, multi-stage nonlinear dynamic optimization with complex constraints, and moving-horizon online trajectory optimization. The models and algorithms will be developed with expected features of comprehensive description, simultaneous solution and real-time computing capability. This work will be verified on a certain type of launch vehicle in China.
可重复使用运载火箭的研发和商业化将极大推动航天工业的快速、可持续发展。目前垂直起降(Vertical Takeoff and Vertical Landing, VTVL)已成为火箭回收最具前景的方式之一。火箭返回着陆过程存在气动力和推力复合控制耦合严重、飞行环境大幅快变、模型参数不确定度大、着陆条件苛刻等制导控制难题。为保证返回过程的安全、平稳、经济飞行,并确保高精度着陆,本项目基于返回着陆过程的多阶段、动态非线性特性,综合考虑火箭返回着陆过程的飞行角速率、攻角、侧滑角、过载、燃料、发动机摆角、发动机点火条件等过程约束,以及着陆点速度、位置、姿态等终端约束,研究垂直起降可重复使用火箭返回着陆过程的机理模型构建与优化命题构造、多阶段复杂约束下的非线性系统动态优化、滚动时域轨迹优化等科学问题。将形成整体表达、联立求解、实时计算为特征的优化模型和算法,并依托某型运载火箭对象模型进行仿真验证。

结项摘要

本项目着重对可重复使用运载火箭技术研发中存在的气动力和推力复合控制耦合严重、飞行环境大幅变化、模型参数不确定度大、着陆条件苛刻等问题展开深入研究。基于返回着陆过程的多阶段、动态非线性特性,综合考虑火箭返回着陆过程的飞行角速率、攻角、侧滑角、过载、燃料、发动机摆角、发动机点火条件等过程约束,以及着陆点速度、位置、姿态等终端约束,构建了可重复使用火箭返回着陆过程的机理模型与优化命题。进一步,通过滚动时域优化、序列凸优化、在线实时优化计算等技术,针对重复使用运载火箭在不同场景下的优化命题进行了快速优化计算,同时保障了求解优化命题的收敛性与精确性。大量的仿真实验结果验证了提出算法的可行性、鲁棒性与高效性。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(13)
专利数量(5)
Synchronization Control of Nonlinear Chaotic Systems with Deep Reinforcement Learning Algorithm
深度强化学习算法非线性混沌系统的同步控制
  • DOI:
    10.1007/978-981-15-8155-7_141
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Advances in Guidance, Navigation and Control
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chenhui Jia;Qinghai Gong;Xu Huang
  • 通讯作者:
    Xu Huang
Powered soft landing guidance method for launchers with non-cluster configured engines
非集束配置发动机发射装置的动力软着陆制导方法
  • DOI:
    10.1016/j.actaastro.2021.09.003
  • 发表时间:
    2021-09-13
  • 期刊:
    ACTA ASTRONAUTICA
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Song, Zhengyu;Wang, Cong
  • 通讯作者:
    Wang, Cong
多引力场小推力引力借力轨道设计与优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    控制理论与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱强;邵之江;宋征宇
  • 通讯作者:
    宋征宇
Receding Horizon Optimization Method for Solving theCops and RobbersProblems in a Complex Environment with Obstacles Categories (2), (5)
解决复杂环境下障碍类别警匪问题的后退视域优化方法(2)、(5)
  • DOI:
    10.1007/s10846-020-01188-y
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Intelligent & Robotic Systems
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Zhu Qiang;Wang Kexin;Shao Zhijiang;Biegler Lorenz T.
  • 通讯作者:
    Biegler Lorenz T.
Trajectory optimization for lunar rover performing vertical takeoff vertical landing maneuvers in the presence of terrain
月球车在地形存在的情况下执行垂直起飞垂直着陆机动的轨迹优化
  • DOI:
    10.1016/j.actaastro.2018.03.013
  • 发表时间:
    2018-05-01
  • 期刊:
    ACTA ASTRONAUTICA
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Ma, Lin;Wang, Kexin;Biegler, Lorenz T.
  • 通讯作者:
    Biegler, Lorenz T.

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

基于正交参数化的注塑过程保压段LTV建模方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    上海交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周建川;徐祖华;赵均;邵之江
  • 通讯作者:
    邵之江
基于联立法的乙烯淤浆聚合牌号切换过程动态模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘蒙蒙;占志良;邵之江;陈曦;顾雪萍
  • 通讯作者:
    顾雪萍
基于RELAP5的沸水堆机理模型建立与仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    控制工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    左琴;陈彬;邵之江;周立芳;钱积新
  • 通讯作者:
    钱积新
基于Kriging函数的聚合反应过程分子量分布的回归建模与优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    计算机与应用化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘剑峰;占志良;邵之江;陈曦
  • 通讯作者:
    陈曦
基于禁忌搜索的全局记忆增强型优化方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Journal of Tsinghua University(Science and Technology)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方学毅;王志强;邵之江;王可心;FANG Xueyi,WANG Zhiqiang,SHAO Zhijiang,WANG Kexin(
  • 通讯作者:
    FANG Xueyi,WANG Zhiqiang,SHAO Zhijiang,WANG Kexin(

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

邵之江的其他基金

可重复使用整流罩回收全过程动态优化
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    57 万元
  • 项目类别:
多模块高温气冷堆核电站高效运行的实时优化理论与方法
  • 批准号:
    62120106003
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    251 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
面向空分设备变负荷操作优化的参数估计理论与方法
  • 批准号:
    61374167
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于自动微分算法的化工过程系统优化
  • 批准号:
    20276062
  • 批准年份:
    2002
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
化工过程系统优化的分布式并行计算研究
  • 批准号:
    29906010
  • 批准年份:
    1999
  • 资助金额:
    13.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码