선형 스로틀 마진과 순차 컨벡스 프로그래밍을 이용한 화성 동력 하강 유도 기법

Abstract

컨벡스 최적화를 이용한 실시간 동력 하강 유도 기법은 주로 개루프 궤적 최적화로 기능하며, 외란과 모델링 오차 등 불확실성에 대응하기 위해서는 피드백 제어기가 수반되어야 한다. 하지만 개루프 궤적 최적화를 할 때는 피드백 제어기에서 사용할 추력의 크기를 정확히 알 수 없으므로 추력 크기에 적절한 마진을 부여해서 궤적 최적화를 수행하게 된다. 본 논문에서는 기존의 동력 하강 유도 기법에서와 다르게 고정된 스로틀 마진이 아닌 선형 스로틀 마진을 부여하여 개루프 궤적 최적화를 수행하였다. 종말점에 가까워질수록 제약 조건을 만족시키기 위한 폐루프 제어 명령의 불확실성이 커지기 때문에, 제어 명령의 포화를 방지하기 위해 시간에 따라 스로틀 마진이 커지도록 설정했다. 또한, 자유 종말 시간 문제를 고정 종말 시간으로 변환하기 위해 새로운 독립변수를 도입했고, 비컨벡스 최적화 문제를 풀기 위해 순차 컨벡스 프로그래밍 기법을 사용하였다. 그 결과, 고정 스로틀 마진을 사용한 유도 기법보다 연료 소모량을 줄이는 결과를 얻을 수 있었다.