基于MPSP算法的高速飞行器上升段制导研究
发布时间：2021-11-24 08:52
针对高速飞行器的上升段制导问题,提出了一种基于模型预测静态规划（Model Predictive Static Programming,MPSP）算法的自适应制导方法,实现了在存在不确定情况下高速飞行器对期望末端状态的高精度制导。MPSP算法在求解带末端约束的两点边值问题方面具有高效性,能够实现飞行过程中制导指令的快速计算。此外,考虑到MPSP算法是一种依赖于模型的算法,而复杂多变的大气环境带来了气动参数的不确定性。采用带遗忘因子的递归最小二乘法（Recursive Least Squares,RLS）在线地估计综合升力系数和综合阻力系数偏差,对模型进行偏差修正,提供了制导方案的自适应性。仿真结果表明,该制导方案能较好地完成飞行任务。
【文章来源】：导弹与航天运载技术. 2020,(03)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
制导方案流程Fig.1GuidanceScheme
贺前伟等基于MPSP算法的高速飞行器上升段制导研究第3期59图2高度曲线Fig.2AltitudeCurves图3速度曲线Fig.3VelocityCurves图4航迹倾角曲线Fig.4FlightPathAngleCurves图5攻角曲线Fig.5AngleofAttackCurves图2~4分别给出了高度、速度和航迹倾角曲线。从图中可以看出，这些曲线在最后时刻都可以收敛到期望值附近。表3中给出的数据也证明了在这些情况下仍有较高的制导精度，可以保证飞行任务的有效完成。图5给出了控制指令攻角的曲线，可以看出攻角曲线在所有情况下都比较平滑，没有太大的突变。从上述的仿真结果可以看出该制导方案在偏差情况下具有良好的性能，并且在每种情况下都能获得较好的末端精度，验证了本文所提出的制导方案不仅能有效地完成飞行任务，而且在一定的环境不确定因素影响下能具有一定的自调节能力，抵抗外在干扰影响。4结论本文针对高速飞行器上升段制导问题，提出了一种基于MPSP算法的制导方案。MPSP算法需要预测终端输出以及计算模型的泰勒级数展开，因此对模型精度有明显的依赖性。然而，复杂多变的飞行环境带来了模型的不确定性。因此，考虑了在线气动参数修正策略对模型进行修正，以提供MPSP算法的自适应性。最后，在各种偏差条件下进行了仿真，通过与原MPSP算法的比较，验证了带气动修正的MPSP算法的优越性。仿真结果表明，本文提出的制导方案不仅能以较高的末端精度有效地完成飞行任务，而且对不确定性影响具有一定的抗干扰能力。参考文献[1]李惠峰,李昭莹.高超声速飞行器上升段最优制导间接法研究[J].宇航学报,2011,32(2):297-302.LiHuifeng,LiZhaoying.Ind
贺前伟等基于MPSP算法的高速飞行器上升段制导研究第3期59图2高度曲线Fig.2AltitudeCurves图3速度曲线Fig.3VelocityCurves图4航迹倾角曲线Fig.4FlightPathAngleCurves图5攻角曲线Fig.5AngleofAttackCurves图2~4分别给出了高度、速度和航迹倾角曲线。从图中可以看出，这些曲线在最后时刻都可以收敛到期望值附近。表3中给出的数据也证明了在这些情况下仍有较高的制导精度，可以保证飞行任务的有效完成。图5给出了控制指令攻角的曲线，可以看出攻角曲线在所有情况下都比较平滑，没有太大的突变。从上述的仿真结果可以看出该制导方案在偏差情况下具有良好的性能，并且在每种情况下都能获得较好的末端精度，验证了本文所提出的制导方案不仅能有效地完成飞行任务，而且在一定的环境不确定因素影响下能具有一定的自调节能力，抵抗外在干扰影响。4结论本文针对高速飞行器上升段制导问题，提出了一种基于MPSP算法的制导方案。MPSP算法需要预测终端输出以及计算模型的泰勒级数展开，因此对模型精度有明显的依赖性。然而，复杂多变的飞行环境带来了模型的不确定性。因此，考虑了在线气动参数修正策略对模型进行修正，以提供MPSP算法的自适应性。最后，在各种偏差条件下进行了仿真，通过与原MPSP算法的比较，验证了带气动修正的MPSP算法的优越性。仿真结果表明，本文提出的制导方案不仅能以较高的末端精度有效地完成飞行任务，而且对不确定性影响具有一定的抗干扰能力。参考文献[1]李惠峰,李昭莹.高超声速飞行器上升段最优制导间接法研究[J].宇航学报,2011,32(2):297-302.LiHuifeng,LiZhaoying.Ind
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可变终端时间模型预测静态规划的制导律设计[J]. 查颖,郭杰,洪海超,唐胜景. 飞行力学. 2019(01)
[2]基于MPSP算法的多约束非线性制导律研究[J]. 杨海澜. 计算机仿真. 2016(01)
[3]基于在线气动参数修正的预测制导方法[J]. 梁子璇,任章. 北京航空航天大学学报. 2013(07)
[4]高超声速飞行器上升段最优制导间接法研究[J]. 李惠峰,李昭莹. 宇航学报. 2011(02)
[5]可重复使用运载器再入在线制导方法研究[J]. 汤一华,余梦伦,杨勇,谢泽兵. 导弹与航天运载技术. 2010(02)
本文编号：3515638
【文章来源】：导弹与航天运载技术. 2020,(03)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
制导方案流程Fig.1GuidanceScheme
贺前伟等基于MPSP算法的高速飞行器上升段制导研究第3期59图2高度曲线Fig.2AltitudeCurves图3速度曲线Fig.3VelocityCurves图4航迹倾角曲线Fig.4FlightPathAngleCurves图5攻角曲线Fig.5AngleofAttackCurves图2~4分别给出了高度、速度和航迹倾角曲线。从图中可以看出，这些曲线在最后时刻都可以收敛到期望值附近。表3中给出的数据也证明了在这些情况下仍有较高的制导精度，可以保证飞行任务的有效完成。图5给出了控制指令攻角的曲线，可以看出攻角曲线在所有情况下都比较平滑，没有太大的突变。从上述的仿真结果可以看出该制导方案在偏差情况下具有良好的性能，并且在每种情况下都能获得较好的末端精度，验证了本文所提出的制导方案不仅能有效地完成飞行任务，而且在一定的环境不确定因素影响下能具有一定的自调节能力，抵抗外在干扰影响。4结论本文针对高速飞行器上升段制导问题，提出了一种基于MPSP算法的制导方案。MPSP算法需要预测终端输出以及计算模型的泰勒级数展开，因此对模型精度有明显的依赖性。然而，复杂多变的飞行环境带来了模型的不确定性。因此，考虑了在线气动参数修正策略对模型进行修正，以提供MPSP算法的自适应性。最后，在各种偏差条件下进行了仿真，通过与原MPSP算法的比较，验证了带气动修正的MPSP算法的优越性。仿真结果表明，本文提出的制导方案不仅能以较高的末端精度有效地完成飞行任务，而且对不确定性影响具有一定的抗干扰能力。参考文献[1]李惠峰,李昭莹.高超声速飞行器上升段最优制导间接法研究[J].宇航学报,2011,32(2):297-302.LiHuifeng,LiZhaoying.Ind
贺前伟等基于MPSP算法的高速飞行器上升段制导研究第3期59图2高度曲线Fig.2AltitudeCurves图3速度曲线Fig.3VelocityCurves图4航迹倾角曲线Fig.4FlightPathAngleCurves图5攻角曲线Fig.5AngleofAttackCurves图2~4分别给出了高度、速度和航迹倾角曲线。从图中可以看出，这些曲线在最后时刻都可以收敛到期望值附近。表3中给出的数据也证明了在这些情况下仍有较高的制导精度，可以保证飞行任务的有效完成。图5给出了控制指令攻角的曲线，可以看出攻角曲线在所有情况下都比较平滑，没有太大的突变。从上述的仿真结果可以看出该制导方案在偏差情况下具有良好的性能，并且在每种情况下都能获得较好的末端精度，验证了本文所提出的制导方案不仅能有效地完成飞行任务，而且在一定的环境不确定因素影响下能具有一定的自调节能力，抵抗外在干扰影响。4结论本文针对高速飞行器上升段制导问题，提出了一种基于MPSP算法的制导方案。MPSP算法需要预测终端输出以及计算模型的泰勒级数展开，因此对模型精度有明显的依赖性。然而，复杂多变的飞行环境带来了模型的不确定性。因此，考虑了在线气动参数修正策略对模型进行修正，以提供MPSP算法的自适应性。最后，在各种偏差条件下进行了仿真，通过与原MPSP算法的比较，验证了带气动修正的MPSP算法的优越性。仿真结果表明，本文提出的制导方案不仅能以较高的末端精度有效地完成飞行任务，而且对不确定性影响具有一定的抗干扰能力。参考文献[1]李惠峰,李昭莹.高超声速飞行器上升段最优制导间接法研究[J].宇航学报,2011,32(2):297-302.LiHuifeng,LiZhaoying.Ind
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于可变终端时间模型预测静态规划的制导律设计[J]. 查颖,郭杰,洪海超,唐胜景. 飞行力学. 2019(01)
[2]基于MPSP算法的多约束非线性制导律研究[J]. 杨海澜. 计算机仿真. 2016(01)
[3]基于在线气动参数修正的预测制导方法[J]. 梁子璇,任章. 北京航空航天大学学报. 2013(07)
[4]高超声速飞行器上升段最优制导间接法研究[J]. 李惠峰,李昭莹. 宇航学报. 2011(02)
[5]可重复使用运载器再入在线制导方法研究[J]. 汤一华,余梦伦,杨勇,谢泽兵. 导弹与航天运载技术. 2010(02)
本文编号：3515638
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