改进多段高斯伪谱法的近空间可变翼飞行器小翼伸缩优化研究

发布时间：2022-04-27 20:01

　　针对Gauss伪谱法在处理近空间可变翼飞行器最省燃油轨迹优化与可变小翼伸缩状态的最优关系等问题时存在计算量大、计算效率低下、优化精度低等缺陷,本文提出一种改进的多段整合优化的高斯伪谱法的求解策略。考虑到本文研究对象带有可伸缩小翼的特殊性及飞行过程中声速、密度、地球引力及发动机推力变化等因素的影响,对爬升模态进行合理分段,建立多段优化模型,应用本文所提的改进方法进行了整体优化仿真试验。通过数值仿真得到整个爬升各子段的最少耗油爬升轨迹及小翼伸缩状态。仿真结果表明:改进后的优化方法在计算时长、优化精度等整体性能上得到了进一步的提升。 

【文章页数】：9 页

【文章目录】：
1 非线性最优控制及多段轨迹优化问题描述
    1.1 一般Gauss 伪谱法
    1.2 分段优化问题描述
2 爬升多子段优化模型与优化策略建立
    2.1 近空间可变翼飞行器构型参数
    2.2 可变翼飞行器模型建立
        1)动力学模型:可变翼飞行器爬升段数学模型[17]为:
        2) 发动机模型:
        3) 大气环境模型[18]:
        4) 气动力模型:
    2.3 爬升各子段划分
    2.4 爬升段约束条件
        2.4.1 边界约束
        2.4.2 路径约束
            1)热流率约束:
            2)动压约束:
            3)过载约束:
        2.4.3 控制量与状态量约束
        2.4.4 间断点约束
    2.5 优化指标函数建立
    2.6 爬升多子段小翼伸缩优化模型建立
    2.7 多段优化策略建立
3 仿真分析
    3.1 初始条件及参数设定
    3.2 仿真结果分析
4 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]近空间可变翼飞行器爬升段小翼伸缩优化研究[J]. 徐文萤,江驹,蒋烁莹,郑亚龙.  哈尔滨工程大学学报. 2019(06)
[2]基于改进Gauss伪谱法的高超声速飞行器航迹规划[J]. 张重阳,舒健生,姚群,牛晓洁,武健.  飞行力学. 2017(05)
[3]空间可变翼飞行器小翼伸缩自适应滑模控制[J]. 杨铭超,江驹,甄子洋,李腾.  哈尔滨工程大学学报. 2017(09)
[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]应用伪谱法的运载火箭在线制导方法研究[J]. 张志国,余梦伦,耿光有,宋强.  宇航学报. 2017(03)
[6]近空间飞行器爬升段跟踪控制[J]. 顾臣风,江驹,吴雨珊.  哈尔滨工程大学学报. 2016(11)
[7]伪谱法在飞行器轨迹优化中应用分析[J]. 胡松启,陈雨.  火箭推进. 2014(05)
[8]近空间高超声速飞行器控制的几个科学问题研究[J]. 孙长银,穆朝絮,余瑶.  自动化学报. 2013(11)
[9]求解含复杂约束非线性最优控制问题的改进Gauss伪谱法[J]. 孙勇,张卯瑞,梁晓玲.  自动化学报. 2013(05)
[10]基于Gauss伪谱法的高超声速飞行器多约束三维再入轨迹优化[J]. 姚寅伟,李华滨.  航天控制. 2012(02)

博士论文
[1]基于改进Gauss伪谱法的高超声速飞行器轨迹优化与制导[D]. 孙勇.哈尔滨工业大学 2012

硕士论文
[1]近空间可变翼飞行器小翼最优伸缩策略研究[D]. 徐文萤.南京航空航天大学 2019



本文编号：3649083