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Direct - Indirect Hybrid Strategy for Optimal Powered Descent and Landing

Spada, Fabio und Sagliano, Marco und Topputo, Francesco (2023) Direct - Indirect Hybrid Strategy for Optimal Powered Descent and Landing. Journal of Spacecraft and Rockets, Seiten 1-18. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.A35650. ISSN 0022-4650.

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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.2514/1.A35650

Kurzfassung

A hybrid algorithm to solve optimal control problems is discussed in the present paper and applied to the powered descent guidance (PDG) problem. A reference solution is first obtained via a convex direct solver and is then used as guess for the primal–dual boundary-value problem associated with the initial problem. In this context, a covector mapping theorem is used to map the multipliers of the direct solution to the corresponding discrete costates of the indirect method. Collocation based on hp pseudospectral scheme is employed for the convex direct step, while single shooting is used for the indirect step. A switching-detection technique further equips the shooting. As opposed to the hybrid convex-indirect algorithm, a state-of-the-art purely indirect algorithm is outlined; such approach merges the same single shooting approach with a homotopic continuation. The proposed methods are applied to the pinpoint landing formulation of the PDG, framed in a three-dimensional environment. The results are finally outlined, comparing the proposed hybrid strategy to the purely indirect approach. The outcome highlights the gain in computational times for the hybrid optimization technique over the fully homotopic scheme, demonstrating the validity of the former for landing trajectory optimization purposes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210635/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Direct - Indirect Hybrid Strategy for Optimal Powered Descent and Landing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Spada, FabioNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-4559-4079NICHT SPEZIFIZIERT
Sagliano, MarcoMarco.Sagliano (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1026-0693NICHT SPEZIFIZIERT
Topputo, FrancescoNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-5369-6887NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:November 2023
Erschienen in:Journal of Spacecraft and Rockets
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.2514/1.A35650
Seitenbereich:Seiten 1-18
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0022-4650
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Rocket landing, Indirect Methods, Convex Optimization, Direct Methods, Powered Descent and Landing, Mars
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HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - keine Zuordnung
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Hinterlegt von: Sagliano, Marco
Hinterlegt am:13 Dez 2024 11:58
Letzte Änderung:13 Dez 2024 11:58

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