基于自适应遗传算法的客机爬升段轨迹优化

《基于自适应遗传算法的客机爬升段轨迹优化》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34卷第1期计算机仿真2017年1月文章编号：1006—9348(2017)01—0066—04基于自适应遗传算法的客机爬升段轨迹优化吕开妮，南英(南京航空航天大学航天学院，江苏南京210016)摘要：研究民航客机爬升段轨迹优化问题。由于单独节省时间或节省燃油问题，均存在互相影响。为了让客机能够在舒适和省油的前提下尽快爬升到巡航高度。综合考虑了时间和燃料消耗两项优化指标。首先，结合客机爬升阶段的运动方程和性能指标，以及民航飞行规章给出了爬升段轨迹的优化模型；其次，为提高基因的多样性和算法的收敛速度，

2、对自适应遗传算法进行相应改进，使其更适用于客机爬升段轨迹优化；最后，根据民航客机航迹规划要求，给出了具体的优化步骤，并以波音747—200为实例进行爬升段飞行轨迹优化仿真验证。仿真结果表明，改进方法能在满足全部约束条件下最优化性能指标，并能快速收敛，可靠地规划出爬升段最优飞行轨迹。关键词：飞机；多目标优化；轨迹优化；自适应遗传算法；飞行数值仿真中图分类号：V271．4文献标识码：BClimbTrajectoryOptimizationofAircraftbasedonAdaptiveGeneticAl

3、gorithmLvKai—ni．NANYing(CollegeofAstronautics，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，JiangsuNanjing210016，China)ABSTRACT：Thetrajectoryoptimizationofthecivilaviationaircraftisstudied．Inordertoallowtheaircrafttoclimbtothecruisingaltitudeunderthepre

4、miseofcomfortandfueleconomyassoonaspossible，twooptimizationindexesoftimeandfuelconsumptionareconsidered．Firstly，thetrajectoryoptimizationmodelofaircraftduringclimbingbycombiningmotionequations，performanceindex，andcivilaviationflightrules．Secondly，inorde

5、rtoimprovethege—neticdiversityandthealgorithmconvergencespeed，theadaptivegeneticalgorithmisimprovedtomakeitmore印-propriatetoclimbtrajectoryoptimization．Finally，accordingtotherequirementsofcivilaviationaircraftrouteplan—ning，somespecificoptimizationsteps

6、areputforward．TakingBoeing747-200asanexample，theclimbtrajectoryoptimizationissimulated．Thesimulationresultsshowthatthemethodsatisfiestheperformanceindexandtheoptimalflighttrajectory诵tllquickconvergence．KEYWORDS：Aircraft；Multiobjectiveoptimization；Trajec

7、toryoptimization；Adaptivegeneticalgorithm；FlightNu-mericalsimulation1引言随着中国自主研制的民用大飞机C919下线。作为新一代飞机最重要的技术特征与机载电子设备标志的飞行管理系统(FMS)的研究和探讨显得尤为重要，生成和实现飞行轨迹的优化是飞行管理系统的核心问题⋯。爬升段作为飞行性能中的重要组成部分，也是飞机起飞后的一个关键阶段，其飞行速度、所用时间、爬升方式以及燃油消耗都对整个民航飞机飞行过程有着重要的影响[2]。研究爬升性能，改善

8、爬升方式．可以将爬升中所存在的危险降至最低。并且相比于巡航阶段．爬升阶段是非常耗油的，如何将爬升时的油耗降收稿日期：2016—03—31—66一低而不影响飞行的安全。对各大航空公司也是一种挑战[3]。民航飞机爬升段轨迹优化的任务是根据性能指标得到最佳的爬升方式和爬升轨迹。其主要的性能指标有：时间最短(最快爬升)和燃油消耗最少(最省油爬升)，其中，最快爬升可以尽快腾出空间，有利于空管，提高运作效率，随着能源问题日益严重，节省燃油已成为轨迹优化的重要目标之一