Un proceso computacional que determina la historia temporal de estados y mandos de un vehículo o sistema para minimizar o maximizar una función objetivo especificada, sujeto a la dinámica del vehículo, restricciones de trayectoria y límites operativos.

Principio

Formular los objetivos de la misión como una función de coste (o utilidad) y aplicar la dinámica y las restricciones del sistema usando teoría del control óptimo o aproximaciones numéricas (métodos directos o indirectos), luego buscar una solución que proporcione una trayectoria admisible y, a menudo, localmente óptima.

Demostración

Planificar el ascenso de un cohete para minimizar el consumo de propulsor respetando límites aerodinámicos, cargas estructurales, eventos de separación de etapas y la condición de inserción orbital objetivo, utilizando un solucionador de transcripción directa con multiple shooting.

Aplicación incorrecta

Optimizar únicamente un modelo de masa puntual simplificado que omite momentos aerodinámicos y cargas térmicas, produciendo una trayectoria que viola límites estructurales o térmicos en vuelo real.

Consecuencia

Un plan de vuelo factible que mejora métricas de misión (combustible, tiempo, riesgo) e informa comandos de control y diseño del vehículo, pero requiere verificación con modelos de mayor fidelidad y robustecimiento frente a incertidumbres.

Inversión

Prescribir una trayectoria fija no optimizada (planificación sin optimización) que ignora compensaciones y no se adapta a restricciones ni criterios de rendimiento.

Límite

Se aplica a la planificación a nivel misión de trayectoria y control para vehículos (cohetes, naves espaciales, misiles, vehículos hipersónicos). Excluye el diseño de bucles de control de actuadores de bajo nivel, leyes de guiado puramente no optimizadas y reconstrucciones post‑vuelo puramente descriptivas.

Tensión semántica

Existe tensión entre optimalidad (mejor rendimiento para los objetivos modelados) y robustez (protegerse contra error de modelo y perturbaciones), y entre soluciones de control continuas y eventos discretos como las separaciones de etapa.

Síntesis

La optimización de trayectorias integra un objetivo, el modelo dinámico del vehículo, restricciones físicas y operativas, y solucionadores numéricos para producir un plan factible que mejore el rendimiento y que debe ser validado y a menudo ajustado para robustez e implantabilidad.