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Guidance command generation and nonlinear dynamic inversion control for reusable launch vehicles

Acquatella B., Paul und Briese, Lale Evrim und Schnepper, Klaus (2020) Guidance command generation and nonlinear dynamic inversion control for reusable launch vehicles. Acta Astronautica, 174, Seiten 334-346. Elsevier. doi: 10.1016/j.actaastro.2020.04.002. ISSN 0094-5765.

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2MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.04.002

Kurzfassung

Future launch vehicle concepts and technologies for expendable and reusable launch vehicles are currently investigated by the DLR research projects AKIRA and X-TRAS. In particular, the winged Liquid Fly-back Booster concept LFBB based on an LOX/LH2 propellant combination for vertical takeoff and vertical landing (VTVL), as well as the delta-winged horizontal takeoff and horizontal landing (HTHL) concept Aurora based on an LOX/Kerosene propellant combination are considered in these projects. Because of the complexity and risks involved in on-line trajectory optimization, off-line reference trajectories are still considered important for tracking purposes. In that sense, the goal of this paper is to investigate an off-line and general-purpose guidance and control (G&C) architecture for preliminary studies of reusable launch vehicles. This is done by using trajectory optimization combined with Modelica models for the generation of optimal guidance commands, and then trajectory tracking is performed by means of inner-loop feedback controls in terms of nonlinear dynamic inversion with prescribed desired dynamics. We showcase the advantages of this baseline G&C architecture in terms of early stability and controllability aspects during the preliminary design studies of an example configuration of a reusable launch vehicle investigated in the context of the research projects above mentioned.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140529/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Paper presented at the 69th International Astronautical Congress (IAC), October 1-5, 2018, Bremen, Germany. Paper-Nr: IAC–18–C1.5.12.
Titel:Guidance command generation and nonlinear dynamic inversion control for reusable launch vehicles
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Acquatella B., Paulpaul.acquatella (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0826-6984NICHT SPEZIFIZIERT
Briese, Lale EvrimLale.Briese (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0900-2005NICHT SPEZIFIZIERT
Schnepper, KlausKlaus.Schnepper (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:September 2020
Erschienen in:Acta Astronautica
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:174
DOI:10.1016/j.actaastro.2020.04.002
Seitenbereich:Seiten 334-346
Verlag:Elsevier
ISSN:0094-5765
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Trajectory optimization, Guidance, Nonlinear control, Dynamic inversion, Reusable space launchers
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):Proj RLV-Schlüsseltechnologien (alt), R - Projekt X-TRAS (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik > Raumfahrt-Systemdynamik
Hinterlegt von: Acquatella B., Paul
Hinterlegt am:20 Jan 2021 15:17
Letzte Änderung:23 Okt 2023 13:03

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