基于高斯伪谱法的弹道优化设计与实现

发布时间：2023-05-25 02:43

　　弹道优化是在满足一定的约束条件下设计一条或是一组弹道使某些性能达到最优化的过程。导弹在飞行过程中的速度是其关键的状态参数,良好的速度特性对于导弹自身状态和战术目标的实现具有重要的意义。尤其是涉及到对弹体的突防能力、弹体所受动压以及对弹体速度本身有一些特别要求的弹道优化问题。弹体速度还关系到弹体结构荷载、实际过载以及稳定性等诸多方面。因此,论文以导弹的速度作为弹道优化的重要参数着重进行优化。 弹道优化问题就其数学本质可以看作是由弹体微分方程,相关约束条件和性能指标构成的最优控制问题。论文阐述了弹道优化问题的研究现状,就求解最优控制问题的常用思路和各种应用方法做了介绍。文章对比了间接法和直接法求解弹道优化问题即最优控制问题的原理和特点,阐述了它们各自的优缺点。同时,进一步细分并介绍了两种方法包含的各种子方法。同时,以具体的例子说明了间接法求解最优控制问题的一般步骤,也说明了该方法存在的对协调变量初值估计敏感的不足之处。文章还相较于其他直接方法阐述了伪谱法在求解最优控制问题中的优势和特点,并比较了常见的伪谱方法,最终得出高斯伪谱法在弹道优化领域的诸多优势,论文详细阐述了高斯伪谱法求解问题的基...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题研究的背景与意义
    1.3 弹道优化问题的国内外研究现状和发展过程
        1.3.1 变分法、极小值原理提出和发展
        1.3.2 间接法的兴起与发展
        1.3.3 直接法的复兴
    1.4 论文的主要结构安排
2 最优控制问题数值求解方法
    2.1 最优控制问题的描述
    2.2 间接法
    2.3 直接法
        2.3.1 离散并参数化问题
        2.3.2 求解非线性规划问题
        2.3.3 直接法和伪谱法的特点
    2.4 本章小结
3 弹道优化问题及其间接法求解
    3.1 弹道模型描述
        3.1.1 纵向质心运动模型
        3.1.2 纵向质心运动和绕质心运动模型
    3.2 弹道优化问题设计
    3.3 间接法求解最优控制问题
    3.4 两点边值问题(TPBVP)及其解法
    3.5 本章小结
4 高斯伪谱法
    4.1 伪谱法
    4.2 高斯伪谱法
        4.2.1 高斯伪谱法的配点及基函数
        4.2.2 数值逼近
    4.3 高斯伪谱法求解最优控制问题的一般步骤
    4.4 高斯伪谱离散化问题与原最优控制问题的关系
    4.5 高斯伪谱法与其他伪谱方法的比较
    4.6 本章小结
5 高斯伪谱法求解弹道优化问题
    5.1 GPOPS-Ⅱ软件
        5.1.1 GPOPS-Ⅱ软件特点和架构
        5.1.2 hp-自适应伪谱法
    5.2 高斯伪谱法在弹道优化的实际应用
    5.3 应用高斯伪谱法弹道优化结果
    5.4 本章小结
6 优化弹道的实现仿真
    6.1 仿真弹道的制导控制系统
        6.1.1 导弹的制导系统
        6.1.2 导弹的控制系统
    6.2 最优控制量逼近法
    6.3 弹道位置逼近法
    6.4 过载逼近法
    6.5 仿真实验结果分析
    6.6 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3822781