全程最大化的滑翔飞行器轨迹优化仿真研究

《全程最大化的滑翔飞行器轨迹优化仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第32卷第lO期计算机仿真2015年10月文章编号：1006—9348(2015)10—0027—04全程最大化的滑翔飞行器轨迹优化仿真研究王彤，康鹏斌，邵会兵(北京控制与电子技术研究所，北京100038)摘要：针对滑翔飞行器轨迹优化研究主要集中在再入飞行段，主动段和再入段的衔接状态对航程等性能有重要影响。单纯扩大优化范围可能导致问题十分复杂，甚至找不到可行解。为探寻某飞行器的最大纵向航程能力，采用高斯伪谱法对飞行器数学模型进行离散近似，转化成非线性规划问题，通过合理设置性能指标，使全程问题可解，优化得到不同阶段的控制变量，仿真结果显示飞行航程有较大幅度提高。最后通过与最大升阻比等飞行模式

2、的仿真结果进行对比，证明提出的优化方法是有效的，同时优化后的控制变量具有较好的工程适用性。关键词：滑翔飞行器；轨迹优化；高斯伪谱法；最大升阻比中图分类号：TJ765．4+3文献标识码：BResearchonSimulationofOptimizationtoMaximizeEntireTrajectoryforGlideVehicleWANGTong，KANGPeng—bin，SHAOHui—bing(BeijingInstituteofControlandElectronicTechnology，BeOing100038，China)ABSTRACT：Existingstudiesont

3、rajectoryoptimizationforglidevehiclefocusonreentryflightsegment．Butthestatebetweenpropulsionandreentryflightsegmenthasasignificantimpactontherange．Justexpandingthescopeofoptimizationcanmakeproblemverycomplex，evencannotfindafeasiblesolution．Inordertomaximizethelongitu—dinalflightrangofavehicle，this

4、paperdiscretizedthemathematicmodeltoapproximateitbyusingGausspseudospectralmethod，namely，transcribingitintoanonlinearprogrammingproblem．Thecostfunctionwassetrea—sonablytomaketheproblemavailable．Theoptimalitycontrolswereobtainedindifferentphasestoobtainthemaxi-mumgliderange．Comparedwithmaximumlift—

5、to—dragratioflightmodeaswellasothermode，theresultofsimu-lationdemonstratesthattheproposedmethodiseffective．MeanwhileitCanadapttoengineeringdesignverywell．KEYWORDS：Glidevehicle；Trajeetoryoptimization；Gausspseudospectralmethod；Maximumlift··to—-dragratio1引言滑翔式飞行器由气动力控制再入轨迹，突破了常规的弹道式再入模式，在增大航程、突破防御系统、

6、再入段具备机动能力等方面具有优势。飞行器轨迹优化是新型飞行器设计的关键技术之一，轨迹优化主要涉及两方面内容：轨迹优化问题的数值化方法和数值优化方法⋯，轨迹优化的方法多种多样，且各有利弊。现有的文献主要是针对再入后的滑翔飞行段轨迹进行优化设计。雍恩米提出一种基于高斯伪谱法的含初值生成器的分段串行优化策略，对滑翔飞行器的纵向射程和可达区域进行了探索心J。文献[3]采用高斯伪谱法研究了考虑航路点、收稿日期：2014—12—06修回日期：2014—12—29禁飞区、热流、动压、过载、控制量以及终端状态等多种约束条件下的轨迹优化设计问题。孙勇提出了基于改进高斯伪谱法的优化策略，并分别对上升段和再入段

7、进行了优化仿真一J，但两者是分开优化的，并没有做到全局统一。目前已有的研究对从发射到落地完整飞行过程的轨迹优化设计鲜有涉及。文章根据某飞行器的参数，利用高斯伪谱法优化其控制变量，对全程进行分段优化，通过合理设置优化性能指标，使问题可解且保证全程最优性，达到增大飞行航程的目的。仿真结果表明文章提出的方法是有效可行的。2飞行器数学模型完整的飞行器数学模型十分复杂，为便于飞行轨迹优化的研究。建立飞行器三自由度的动态方程如下：一