Построение математической модели оптимального управления, обеспечивающего мягкую посадку при минимальном расходе топлива

Поэтому оптимальным управлением в данной ситуации можно считать полет с выключенным двигателем, затем происходит включение двигателя и полет продолжается с двигателем, включенным на максимальную мощность.

Итак, оптимальному управлению соответствует

На первом участке полета, на котором u1=0:

; ; ;

;

;

.

Рассмотрим второй участок полета u1=7,083:

Зададимся условием, что при t=t* (в момент включения двигателя):

;

;

.

На отрезке полета со включенным двигателем:

;

так как , запишем:

.

Теперь, зная х3, можно выразить х2:

.

Теперь, зная х2 выразим х1:

;

На отрезке пути h(t):

В момент посадки t=T высота и скорость должны быть равны нулю, то есть и . На основании этого утверждения приравняем х1(T) и х2(Т) нулю и получим таким образом два уравнения относительно t* и T. Таким образом, краевая задача у нас свелась к системе, состоящей из двух нелинейных уравнений относительно двух неизвестных t* и Т:

Из второго уравнения системы выразим момент времени, на котором включается двигатель:

;

Подставим это выражение в первое уравнение системы, получим уравнение для нахождения времени полета T (оно же время посадки):

Для расчета времени полета Т воспользуемся программой Mathcad. На следующем листе приведены эти вычисления[1]:

Теперь, зная Т и t*, можно определить конечную массу космического аппарата m(T):

кг.

Можно рассчитать высоту h (t*), на которой КА должен включить двигатели:

м.

Таким образом, включение двигателей происходит на 3317-ой секунде полета на высоте около 67 км. от поверхности планеты. Тот же результат мы наблюдаем и на графике.

[1] Все дальнейшие вычисления также производились в программе Mathcad

 Скачать реферат