近空间飞行器远距离滑翔制导方法与可视化仿真.pdf

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1、Apr．2014航天控制AerospaceControl·35·Vo1．32，No．2近空间飞行器远距离滑翔制导方法与可视化仿真王萍九江学院电子工程学院，江西九江332005摘要针对近空间远距离高速滑翔飞行器，提出制导律设计方法，并建立可视化仿真平台，验证制导方法的有效性。采用分段规划思想，基于阻力加速度一能量剖面规划滑翔轨迹，利用遗传算法优化滑翔轨迹，实现对高度、速度及航程等终端条件和过载、热流等过程约束的满足。采用线性二次型规划方法，对规划后的滑翔轨迹进行跟踪，基于智能优化算法得到线性二次型

2、调节器的系数。提出基于Matlab软件和卫星仿真工具包(STK)的可视化数学仿真平台的设计方案，建立近空间飞行器制导律设计的可视化仿真平台。基于该平台对制导律设计方法进行验证，结果表明提出的制导律设计方法可有效地实现满足过载、热流、动压等约束条件下的远距离高精度滑翔制导。关键词近空间飞行器：制导；仿真中图分类号：V448．22文献标识码：A文章编号：1006—3242(2014)02—0035—06DesignofVisualSimulationandGuidanceandControlforN

3、earSpaceVehicleWANGPingSchoolofElectronicIndustryandEngineering，JiuJiangUniversity，JiujiangJiangxi332005，ChinaAbstractTheguidancelawdesignmethodispresentedandvisualizationplatfor，孔isproposedtotestthedesignmethodfornearspacevehicle．Theglidingtrajector

4、yisdesignedindragacceleration—energyprofleandisobtainedbyapplyinggeneticalgorithmbasedonpiecewiseplanningscheme，whichsatisfiesterminalconstraintsandpathconstraintssuchasheight，velocity，range，overload，heatfluxandSOon．Thede—signedtrajectoryisfollowedby

5、linearquadraticregulatorwithintelligentoptimizationalgorithm．Thevisu—alizationplatformisdesignedbyusingMatlabandSTK．Thesimulationresultsobtainedonthisplatfor，nshowsthattheproposedmethodisveryeffectiveandcanguidethevehiclewithhighprecision．KeywordsNea

6、rspacevehicle；Guidance；Simulation近空间飞行器通常用于指代一类在近空间(通行器。常是指20～100km高度的空间)内飞行，执行特定近空间远距离滑翔飞行时受到多种类型的约工作任务(例如信息采集、空中停留、中继通信、载束。例如，飞行轨迹的终端速度与高度需要与期望荷投放等)的飞行器，主要包括高超声速飞行器、无值保持在一定的精度范围内，可称为终端约束；再比动力滑翔飞行器与飞艇等¨I2。本文主要研究一类如，高速飞行过程中，作用在飞行器上的热流、动压在近空间远距离高速滑翔的飞

7、行器，简称近空间飞与过载等物理量的幅值不能超过允许的限定值(最收稿日期：2013-03—12作者简介：王萍(1981一)，女，陕西人，讲师，主要研究方向为计算机仿真、飞行器控制、控制理论与控制工程。·36·航天控制大或最小)，可称为过程约束。多约束的存在给近方法；然后，提出可视化仿真平台的设计方案，并实空间飞行器的滑翔制导带来了挑战。现该平台。最后，基于可视化仿真平台对提出的制针对上述问题，Shen提出了一种基于准平衡滑导方法进行仿真验证。翔原理的滑翔段制导方法，通过将轨迹分为初始下降段、准平衡

8、滑翔段与能量管理前段等3个阶段，1近空间飞行器数学模型分别对各阶段的轨迹进行规划。将轨迹的过程约束条件转化为对倾侧角的约束条件，通过建立单参数在进行制导方法研究前，需要首先建立近空间的倾侧角模型，基于相应的轨迹预测公式，通过搜索飞行器的数学模型，为此引入如下的假设：1)地球单参数，满足轨迹规划的终端限制条件。国内一些是质量分布均匀的球体；2)大气相对地球静止且在研究人员，将准平衡滑翔原理同包括伪谱法等在内同一高度上分布均匀。建模过程中所采用的坐标系的多种优化方法相结合，提出了多种新型的轨迹优及角