Resumen

En este estudio, desarrollamos un método basado en la Teoría de Conexiones Funcionales (TFC) para resolver el problema de optimización de combustible en la fase de ascenso del vehículo de lanzamiento. En primer lugar, el problema se transforma en un problema no lineal de valores límite en dos puntos (TPBVP) utilizando el método indirecto. A continuación, utilizando la técnica de interpolación de funciones llamada TFC, las restricciones del problema se incrustan analíticamente en una funcional, y el TPBVP se transforma en un problema de optimización sin restricciones que incluye polinomios ortogonales con coeficientes desconocidos. Este proceso reduce eficazmente el espacio de búsqueda de la solución, ya que el problema original restringido se transforma en un problema no restringido y, por tanto, los coeficientes desconocidos de la expresión no restringida pueden resolverse mediante métodos numéricos sencillos. Finalmente, el algoritmo propuesto se valida comparándolo con un software de control óptimo no lineal general GPOPS-II y con el método numérico indirecto tradicional. Los resultados demostraron que el algoritmo propuesto es robusto ante valores iniciales pobres, y las soluciones pueden resolverse en menos de 300 ms dentro de la implementación de MATLAB. En consecuencia, el método propuesto tiene el potencial de generar trayectorias óptimas a bordo en tiempo real.

• Materias:Automatización Aerodinámica Motores (Mecánica) Cinemática Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Automation Aerodynamics Engines Kinematics Aeronautical Engineering
• Palabras claves:algoritmo propuesto, coeficiente desconocido, problema de optimización sin restricciones, teoría del funcional, técnicas de interpolación de funciones, métodos numéricos simples, software de control óptimo, valor inicial pobre, problema original restringido, software de control gpops
• Keywords:proposed algorithm, unknown coefficient, unconstrained optimization problem, theory of functional, function interpolation techniques, simple numerical methods, optimal control software, poor initial value, original constrained problem, control software gpops