考虑禁飞区的高超声速飞行器再入跟踪控制

发布时间：2021-09-23 09:03

　　为确立高超声速飞行器再入精确模型,参考NASA的研究数据对动力学方程中的气动参数进行拟合。基于飞行器结构的相关性质及战略应用背景,加入热流密度、动压、过载和禁飞区等参考约束的限制,融合成强非线性、复杂耦合的最优控制问题。采用改进自适应伪谱法求解模型所构建的微分方程组,通过设置自适应网格细化与配点,使单位时间内状态变量和控制变量波动过大的时间区间被进一步细划,并利用SNOPT求解器解算出符合条件的最优轨迹。设计闭环控制器,实现对最优轨迹的姿态变化的跟踪,测试系统的性能并进行评估。仿真结果表明:整个再入过程中,飞行器速度下降过程偏于平稳,再入轨迹可以满足约束条件,在避开禁飞区的同时取得最大横向航程;三通道角速度收敛可控,对姿态的跟踪较理想,控制器基本可以实现精确调姿。 

【文章来源】：国防科技大学学报. 2020,42(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【文章目录】：
1 再入模型构建与控制器设计
    1.1 滑翔飞行器再入运动学模型
    1.2 限制优化问题的约束条件
    1.3 优化指标
2 问题转化与求解策略
    2.1 自适应网格细化方法
    2.2 反步法求解控制策略
3 仿真试验
    3.1 条件与约束
        3.1.1 初始条件
        3.1.2 禁飞区约束
        3.1.3 终端约束
        3.1.4 过程约束
    3.2 仿真结果与分析
4 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂约束条件下高超声速飞行器再入轨迹优化[J]. 张合新,宫梓丰,蔡光斌,宋睿.  兵器装备工程学报. 2019(01)
[2]hp伪谱法实现滑翔飞行器姿态跟踪控制[J]. 宫梓丰,张合新,扈晓翔,吴玉彬.  电光与控制. 2019(03)
[3]2017年国外高超声速飞行器技术发展综述[J]. 张灿,胡冬冬,叶蕾,李文杰,刘都群.  战术导弹技术. 2018(01)
[4]基于hp自适应伪谱法的飞行器多阶段轨迹优化[J]. 邱文杰,孟秀云.  北京理工大学学报. 2017(04)
[5]基于hp自适应伪谱法的飞行器再入轨迹优化与制导[J]. 夏红伟,李秋实,李莉,宋效正,王常虹.  中国惯性技术学报. 2015(06)
[6]伪谱法求解非光滑最优控制问题的网格优化[J]. 刘渊博,朱恒伟,黄小念,郑钢铁.  系统工程与电子技术. 2013(11)
[7]基于Gauss伪谱方法的高超声速滑翔飞行器滑翔段轨迹优化[J]. 张鹏程,李新国.  电子设计工程. 2013(15)
[8]基于Gauss伪谱方法的高超声速飞行器再入轨迹快速优化[J]. 雍恩米,唐国金,陈磊.  宇航学报. 2008(06)

硕士论文
[1]高超声速飞行器气动特性数值分析[D]. 刘世钰.哈尔滨工程大学 2014
[2]伪谱法在最优控制问题中的应用[D]. 王璐.哈尔滨工业大学 2014



本文编号：3405430