Original title: Výpočet a vizualizace přistávacího manévru pro orbitální nosnou raketu
Translated title: Landing Maneuver Calculation and Visualization of an Orbital-Class Rocket
Authors: Martiček, Juraj ; Kašpárek, Tomáš (referee) ; Novák, Jiří (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2025
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Táto práca sa zaoberá výpočtom a vizualizáciou pristávacieho manévru orbitálno-nosnej rakety s cieľom vytvoriť systém schopný autonómneho pristátia s využitím optimalizácie trajektórie. Riešený problém sa vyznačuje jeho nelinearitou a nekonvexnými obmedzeniami, ktoré sú typické pre dynamiku rakiet, ktoré majú obmedzené množstvo paliva a možnosti riadenia. Najskôr je čitateľ oboznámený s tým, ako funguje optimalizácia trajektórie, čo je teória optimálneho riadenia, a ako nám nekonvexnosti sťažujú efektívne riešenie problému. Dynamika rakety je neoddeliteľnou súčasťou definície problému a je v tejto práci vysvetlená spolu s definíciou matematicko-fyzikálneho modelu rakety. Následne sú preskúmané a porovnané algoritmy pre riešenie optimalizácie trajektórie a nájdené obmedzujúce podmienky, ktoré nám môžu brániť v úspešnom nájdení riešenia. Nakoniec je vytvorená 3D vizualizačná aplikácia v Unreal Engine 5 s jednoduchým rozhraním, kde si používateľ môže zvoliť trajektóriu a taktiež aj ovládať čas vizualizácie alebo pozíciu kamery. This thesis deals with the calculation and visualization of the landing maneuver of an orbital launch vehicle with the aim of creating a system capable of autonomous landing using trajectory optimization. The problem being solved is characterized by its nonlinearity and non-convex constraints, which are typical for rocket dynamics, i.e. limited fuel, and control capabilities. First, a reader will get acquainted with the trajectory optimization, how it is done, what the optimal control is, and how the nonconvexivities make the problem difficult to solve efficiently. Rocket dynamics is an integral part of the problem definition and is explained in this thesis together with the definition of the mathematical-physical model of a rocket. Subsequently, trajectory optimization solvers are examined and compared, and limiting conditions are found that may prevent us from successfully finding a solution. Finally, a 3D visualization application is created in Unreal Engine 5 with a simple interface, where the user can choose a trajectory and also control the visualization time and camera position.
Keywords: dynamika rakety; konvexifikácia; konvexné a nekonvexné problémy; kvadratické programovanie; matematická optimalizácia; navádzanie pristávacieho manévru; nelineárne problémy; optimalizácia trajektórie; pristátie rakety; pristávací manéver; raketová rovnica; sequential convex programming; teória riadenia; Unreal Engine; vizualizácia pristávacieho manévru; convex and non-convex problems; convexification; landing maneuver; landing maneuver visualisation; mathematical optimization; nonlinear problems; optimal control theory; powered descent guidance; quadratic programming; rocket dynamics; rocket equation; rocket landing; sequential convex programming; successive convexification; trajectory optimization; Unreal Engine

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/254928

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-685127


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses