Dissertação
Development of Multiphase Radau Pseudospectral Method for Optimal Control Problems EVALUATED
Neste trabalho, o método pseudoespectral de Radau invertido é usado para resolver problemas de controlo óptimo compostos de múltiplas fases. A aplicação de interesse é a geração de trajectórias de foguetes compostos de múltiplos estágios em ambos os contextos de ascensão para órbita e de descida para aterragem vertical. O método é implementado no programa SPARTAN, desenvolvido em MATLAB pelo Centro Aeroespacial Alemão (DLR), que utiliza o solver de programação não linear IPOPT. São implementados dois problemas numéricos relevantes para validar o algoritmo. Os problemas são apropriados porque, de uma fase para a seguinte, os respectivos sistemas dinâmicos estão sujeitos ou a alterações nas equações do movimento ou a descontinuidades de salto nos seus estados (ou ambos). O primeiro problema é composto de três fases distintas e baseia-se na recuperação do estágio principal do lançador orbital Falcon 9 através de uma manobra de impulso de retorno e de aterragem vertical. O segundo problema é composto de quatro fases e baseia-se no lançamento, ascensão e inserção em órbita do foguete orbital de múltiplos estágios Delta III. O algoritmo é validado através da comparação directa dos resultados com as respectivas fontes e também através da análise ao Hamiltoniano e às variáveis complementares associadas. Os resultados mostram que o método é capaz de gerar trajectórias óptimas com exactidão comparável a outros programas de última geração.
janeiro 19, 2021, 14:0
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