翼伞归航轨迹优化及三维计算机仿真

发布时间：2017-10-27 00:24

  本文关键词：翼伞归航轨迹优化及三维计算机仿真

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【摘要】：近年来可控翼伞空投系统得到了广泛的研究,在军事、救灾等领域的应用越来越广泛,在飞行器回收领域内的应用也备受国际宇航界的重视。本文主要围绕翼伞空投过程中归航轨迹优化及三维计算机仿真等方面展开研究：1.介绍了翼伞系统结构以及空投过程中操纵的基本原理,根据翼伞在空投运动过程中所受力的不同,对翼伞系统进行了六自由度运动力学建模,给出了翼伞系统六自由度模型。2.通过对翼伞系统数学模型进行简化,提炼出三自由度翼伞数学模型,并提出了翼伞归航轨迹优化问题。在该优化问题求解过程中,不仅对控制变量进行优化,还引入了Time-scaling变换对时间切换点进行优化,通过灵敏度分析方法,显式给出了目标函数关于控制变量和时间切换点的梯度表达式,并对优化过程进行了Matlab仿真。仿真结果表明,与基于等分时间区间的分段常值控制策略相比,利用基于Time-scaling变换的优化控制策略不仅能使优化效果更好,而且在一定程度上缩短了优化时间。3.利用Matlab与VC++混合编程,在基于VC++下的OpenGL环境中对翼伞系统及其工作场景进行三维计算机仿真环境开发,形成了真实感较强的三维仿真效果。为进一步改善仿真效果,本文针对CRATES认知机器人高耦合实验和仿真架构进行了研究,实现了CRATES环境的搭建、翼伞模型描述文件的编写以及将翼伞模型加载到CRATES仿真环境中,为后续的工作和研究奠定了基础。
【关键词】：翼伞 轨迹优化 Time-scaling转换 三维仿真 OpenGL CTATES
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V249;TP391.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 课题研究的背景和意义14-17
• 1.2 研究现状17-21
• 1.2.1 归航轨迹优化18-20
• 1.2.2 三维计算机仿真环境开发20-21
• 1.3 本文主要研究内容21-22
• 1.4 本章小结22-24
• 第二章 翼伞系统六自由度模型24-36
• 2.1 翼伞的结构及操纵原理24-25
• 2.2 翼伞系统的建模25-35
• 2.2.1 坐标系建立25-26
• 2.2.2 六自由度模型26-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第三章 翼伞归航轨迹优化36-50
• 3.1 翼伞简化模型及最优控制问题36-40
• 3.2 分段常值控制40-48
• 3.3 分段常值控制Matlab仿真48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 Time-scaling变换求解翼伞系统归航轨迹优化50-70
• 4.1 Time-scaling变换50-58
• 4.2 Time-scaling变换的Matlab仿真58-64
• 4.3 与其它方法优化结果的比较64-68
• 4.3.1 与基于等分时间区间的分段常值优化结果的比较64
• 4.3.2 与共轭梯度法优化结果的比较64-66
• 4.3.3 与标准粒子群算法优化结果的比较66-68
• 4.4 本章小结68-70
• 第五章 翼伞的三维计算机仿真70-78
• 5.1 三维仿真的步骤及功能70-72
• 5.1.1 软件介绍70-72
• 5.1.2 实现三维仿真的步骤72
• 5.1.3 三维仿真实现的功能72
• 5.2 三维仿真的实现72-76
• 5.2.1 OpenGL读取3DS Max三维模型72-75
• 5.2.2 VC++与Matlab的混合编程75-76
• 5.3 仿真结果76-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 CRATES仿真模拟环境介绍78-84
• 6.1 CRATES环境介绍78-80
• 6.2 CRATES在模拟翼伞空投过程中的应用80-82
• 6.3 本章小结82-84
• 第七章 总结与展望84-86
• 7.1 本文工作总结84-85
• 7.2 未来工作的展望85-86
• 参考文献86-90
• 附录A CRATES环境要求及说明90-92
• 附录B CRATES环境配置过程92-96
• 致谢96-98
• 作者简历98-100
• 发表文章目录100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

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2 熊菁;翼伞系统动力学与归航方案研究[D];国防科学技术大学;2005年

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本文编号：1101144