基于Gauss伪谱法的空空导弹最优中制导律设计 被引量：17

1

作者 杨希祥 张为华 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期28-32,共5页

研究Gauss伪谱法在空空导弹最优中制导律设计中的应用。建立空空导弹中制导律设计问题最优控制模型,首次提出采用Gauss伪谱法求解最优中制导律设计问题的思路,详细阐述了求解流程,通过仿真算例验证了求解方法的有效性,并同比例导引、打... 研究Gauss伪谱法在空空导弹最优中制导律设计中的应用。建立空空导弹中制导律设计问题最优控制模型,首次提出采用Gauss伪谱法求解最优中制导律设计问题的思路,详细阐述了求解流程,通过仿真算例验证了求解方法的有效性,并同比例导引、打靶法等传统方法进行了对比。仿真结果表明,综合考虑性能指标、计算精度、计算效率等因素,Gauss伪谱法具有明显优势,Gauss伪谱法求解结果和求解效率与配点个数密切相关。研究结果为空空导弹中制导律设计提供理论参考。 展开更多

关键词 空空导弹 中制导律 最优控制 gauss伪谱法

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基于混合规划策略的空间机械臂运动规划研究 被引量：20

2

作者 廖一寰 李道奎 唐国金 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期98-103,共6页

为改善自由漂浮机械臂对载体姿态无扰的运动规划的收敛性,提出一种基于Gauss伪谱方法和直接打靶法的混合规划策略。首先建立机械臂系统运动规划的数学模型,用Gauss伪谱方法将运动规划问题转化为带约束的非线性参数优化问题,采用遗传算... 为改善自由漂浮机械臂对载体姿态无扰的运动规划的收敛性,提出一种基于Gauss伪谱方法和直接打靶法的混合规划策略。首先建立机械臂系统运动规划的数学模型,用Gauss伪谱方法将运动规划问题转化为带约束的非线性参数优化问题,采用遗传算法初步定位全局最优解,然后将得到的解作为直接打靶法的初值,采用序列二次规划算法求出精确最优解,从而利用Gauss伪谱方法计算量小、直接打靶法精度高的特点,快速获得机械臂对载体姿态无扰的运动规律。数值仿真的结果表明该混合规划策略能够快速求解机械臂系统的无扰运动规划问题,且具有较好的收敛性与鲁棒性。 展开更多

关键词 运动规划 空间机械臂 gauss伪谱方法 直接打靶法 ADAMS

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战斗机隐蔽接敌轨迹优化方法 被引量：6

3

作者 付昭旺 于雷 +1 位作者 李战武 李飞 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期52-58,共7页

针对空战对抗的隐蔽作战需求,对战斗机隐蔽接敌方法进行研究。基于战斗机雷达反射截面积的动态特性建立雷达探测威胁模型,以空战态势参数为状态建立接敌引导模型,以给定目标发现概率为暴露阈值进行威胁约束,以最小化接敌过程中累积被发... 针对空战对抗的隐蔽作战需求,对战斗机隐蔽接敌方法进行研究。基于战斗机雷达反射截面积的动态特性建立雷达探测威胁模型,以空战态势参数为状态建立接敌引导模型,以给定目标发现概率为暴露阈值进行威胁约束,以最小化接敌过程中累积被发现概率为性能指标,将战斗机隐蔽接敌问题建立为隐蔽性约束下的最优控制问题模型。为保证算法的实时性和有效性,引入滚动时域控制策略进行在线优化,并采用高斯伪谱法进行数值求解。仿真实验表明,通过路径约束和性能指标双重约束,能有效增强战斗机接敌的隐蔽性,算法实时性能满足战斗机控制的需求。 展开更多

关键词 隐蔽接敌 轨迹优化 探测威胁 高斯伪谱法 滚动时域控制

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多约束条件下高超声速滑翔飞行器轨迹优化 被引量：28

4

作者 谢愈 刘鲁华 +1 位作者 汤国建 郑伟 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2499-2504,共6页

研究了考虑航路点、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高超声速滑翔飞行器轨迹优化设计问题。分析了采用一般Gauss伪谱方法进行高超声速滑翔飞行器轨迹优化设计存在的主要问题,为此,提出了轨迹分段优化策略... 研究了考虑航路点、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高超声速滑翔飞行器轨迹优化设计问题。分析了采用一般Gauss伪谱方法进行高超声速滑翔飞行器轨迹优化设计存在的主要问题,为此,提出了轨迹分段优化策略,将轨迹优化的一般最优控制问题转换为多段最优控制问题,进而将各段轨迹按Gauss伪谱方法进行离散化,将连续多段最优控制问题转换为非线性规划问题进行求解。以多约束条件下最大射程轨迹优化为例进行仿真分析,结果表明分段优化方法能够较快地设计出满足各种约束条件的优化轨迹。 展开更多

关键词 高超声速滑翔飞行器 分段轨迹优化 多约束条件 禁飞区 航路点 gauss伪谱法

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基于高斯—伪谱法的月球定点着陆轨道快速优化设计 被引量：32

5

作者 彭祺擘 李海阳 沈红新 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1012-1016,共5页

利用高斯伪谱法(Gauss Pseudospectral Method,GPM),对登月飞行器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。将控制变量和终端时间一同作为优化变量,同时离散控制变量与状态变量,对最优控制问题进行求解。并针对GPM的特点,设计了从求取初... 利用高斯伪谱法(Gauss Pseudospectral Method,GPM),对登月飞行器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。将控制变量和终端时间一同作为优化变量,同时离散控制变量与状态变量,对最优控制问题进行求解。并针对GPM的特点,设计了从求取初值到高精度参数的软着陆轨道优化策略。利用此方法求取了月面着陆可达区域,在此基础上对定着陆点最优轨道进行了设计。仿真结果表明此方法具有较强的鲁棒性和快速收敛性。 展开更多

关键词 高斯伪谱法 月球定点着陆 快速优化 登月飞行器

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快速避障三维最优轨迹规划研究 被引量：3

6

作者 刘鹤鸣 黄长强 +1 位作者 黄汉桥 丁达理 《电光与控制》 北大核心 2013年第3期1-5,共5页

针对无人作战飞机自主化任务需求,提出了一种"人在回路上"的UCAV自主任务规划解决方案;针对该方案中的UCAV快速自主轨迹规划需求,提出了基于高斯伪谱法的快速轨迹规划解决方案。该方案在充分考虑UCAV的气动力特性、发动机推... 针对无人作战飞机自主化任务需求,提出了一种"人在回路上"的UCAV自主任务规划解决方案;针对该方案中的UCAV快速自主轨迹规划需求,提出了基于高斯伪谱法的快速轨迹规划解决方案。该方案在充分考虑UCAV的气动力特性、发动机推力特性及大气环境特性的基础上建立了高精度的UCAV模型,详细分析并构建了比较真实的UCAV飞行包线约束模型和三维战场环境约束条件,在此基础上,构建了基于最优控制理论框架的UCAV轨迹规划模型;最后,详细分析并实现了采用GAUSS伪谱法求解该问题的实现过程。仿真结果表明,该方法能以较高的精度和速度生成满足各种复杂约束要求,连续并且真实可行的最优轨迹。 展开更多

关键词 无人作战飞机 三维最优轨迹规划 飞行包线 高斯伪谱法

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考虑风场条件的一类平流层飞艇返回过程建模与航迹规划研究 被引量：4

7

作者 孙帅 李智斌 田科丰 《空间控制技术与应用》 2014年第4期37-41,共5页

对一类气囊内外压差恒定的平流层软式飞艇,在考虑大气密度、温度变化以及大气风场的基础上,建立了飞艇三维空间运动的动力学模型;并针对能量消耗最少和航行时间最短两个指标函数,利用高斯伪谱法设计了飞艇从平流层返回地面的航迹,并对... 对一类气囊内外压差恒定的平流层软式飞艇,在考虑大气密度、温度变化以及大气风场的基础上,建立了飞艇三维空间运动的动力学模型;并针对能量消耗最少和航行时间最短两个指标函数,利用高斯伪谱法设计了飞艇从平流层返回地面的航迹,并对飞艇飞行高度、速度以及推力等状态变化进行分析研究. 展开更多

关键词 平流层飞艇 动力学建模 回收过程 航迹规划 高斯伪谱法

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目标威胁规避约束下战斗机引导控制优化方法 被引量：1

8

作者 于雷 付昭旺 +1 位作者 李战武 李飞 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期229-234,共6页

基于最优控制理论对威胁规避约束下战斗机引导控制方法进行研究.以空战态势参数为状态建立战斗机引导模型,以引导的快速性和经济性为性能指标,将战斗机引导问题建模为具有非线性状态约束和路径约束的最优控制问题,以武器攻击包线来描述... 基于最优控制理论对威胁规避约束下战斗机引导控制方法进行研究.以空战态势参数为状态建立战斗机引导模型,以引导的快速性和经济性为性能指标,将战斗机引导问题建模为具有非线性状态约束和路径约束的最优控制问题,以武器攻击包线来描述目标火力威胁,并将威胁规避约束转化为引导过程的空战态势约束问题,为保证引导算法的实时性和有效性,引入滚动时域控制策略进行在线优化,并采用高斯伪谱法进行数值求解,基于典型作战场景进行仿真,结果表明所提出的引导控制方法能在保证引导安全性的前提下实现战斗机的最优引导. 展开更多

关键词 威胁规避 引导模型 火力威胁 滚动时域控制 高斯伪谱法

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航天器快速在线避障姿态规划控制

9

作者 孙康 范子琛 +2 位作者 王耀兵 霍明英 齐乃明 《航天控制》 CSCD 北大核心 2020年第5期17-25,共9页

考虑避障约束和姿态动力学约束,提出了一种利用Bezier曲线快速生成航天器三维运动角轨迹的方法,为更精确的轨迹优化控制工具提供了合适的初始近似。通过将Bezier方法获得的结果代入高斯伪谱方法(GPM)解算器中作为初始猜测,对Bezier方法... 考虑避障约束和姿态动力学约束,提出了一种利用Bezier曲线快速生成航天器三维运动角轨迹的方法,为更精确的轨迹优化控制工具提供了合适的初始近似。通过将Bezier方法获得的结果代入高斯伪谱方法(GPM)解算器中作为初始猜测,对Bezier方法获得的三维姿态运动轨迹的精度和性能进行评估。仿真结果表明,所提方法能在约10s内获得航天器的避障转移轨迹。将Bezier方法的结果作为初始值代入GPM后的结果表明,Bezier形函数的方法需要约1%的GPM计算时间就能得到性能指标仅相差约3%的姿态路径,因此,基于Bezier形函数的姿态路径规划方法非常适用于要求快速在线姿态规划的在轨服务任务。 展开更多

关键词 航天器姿态规划 避障约束 Bezier形函数 高斯伪普法

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基于微分几何的蛇板系统动力学建模与运动规划 被引量：3

10

作者 姚其家 戈新生 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第1期29-40,共12页

研究了蛇板系统的动力学建模与运动规划问题,提出一种遗传算法与Gauss伪谱法相结合的混合优化策略.首先,基于微分几何中的Riemann(黎曼)流形与仿射映射理论,建立蛇板系统在其构型流形上的Euler-Lagrange(欧拉-拉格朗日)方程.蛇板的构型... 研究了蛇板系统的动力学建模与运动规划问题,提出一种遗传算法与Gauss伪谱法相结合的混合优化策略.首先,基于微分几何中的Riemann(黎曼)流形与仿射映射理论,建立蛇板系统在其构型流形上的Euler-Lagrange(欧拉-拉格朗日)方程.蛇板的构型空间对应流形空间,速度空间对应流形切空间,力矩空间对应流形余切空间,惯量矩阵提供了流形空间上的一个Riemann度量.构造适当的基底描述蛇板系统的许可速度,可以使蛇板系统的运动方程得到简化.然后,利用Gauss伪谱法将蛇板系统运动规划问题离散为非线性规划问题,利用序列二次规划算法求解蛇板系统的运动轨迹与最优控制输入,其中,Gauss伪谱法的初值通过遗传算法得到.最后,通过数值仿真,蛇板系统的运动轨迹与实际情况吻合,最优控制输入也能很好地满足约束条件,验证了该混合优化策略的有效性. 展开更多

关键词 运动规划 微分几何 蛇板系统 gauss伪谱法 最优控制

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基于自适应伪谱法的升力式飞行器火星进入段快速轨迹优化 被引量：2

11

作者 孙志远 刘智勇 张鹏 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期547-553,共7页

针对升力式火星飞行器定点着陆任务的轨迹优化问题,给出了基于自适应伪谱法的快速优化算法.综合考虑探测器火星大气进入过程中的动力学约束、边界约束、路径约束以及控制约束条件,利用自适应伪谱法将轨迹优化问题转换为离散的非线性规... 针对升力式火星飞行器定点着陆任务的轨迹优化问题,给出了基于自适应伪谱法的快速优化算法.综合考虑探测器火星大气进入过程中的动力学约束、边界约束、路径约束以及控制约束条件,利用自适应伪谱法将轨迹优化问题转换为离散的非线性规划问题,采用序列二次规划算法进行求解,得到性能指标最优的进入轨迹.通过仿真验证,给出了实现火星进入过程燃料消耗最优的状态量和控制量轨迹.仿真结果表明,在Matlab中采用自适应伪谱法,能够在800 s内采用267个配点,给出近似精度为10-6的火星进入过程中消耗能量最优的参考轨迹. 展开更多

关键词 Bolza型问题 配点 拉格朗日插值 序列二次规划 高斯伪谱法

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基于高斯伪谱法的火星表面上升燃耗最优轨迹设计 被引量：2

12

作者 柯森锎 李爽 +2 位作者 肖东东 王卫华 聂钦博 《深空探测学报》 2018年第3期269-275,共7页

火星上升器的设计与其轨迹设计紧密相关,而现有方法大都将MAV(Mars Ascent Vehicle)的分级优化和轨迹优化解耦计算,其计算效率低且鲁棒性较差。提出了一种基于高斯伪谱法的两级MAV分级与轨迹耦合多阶段优化算法,它以MAV的发射总质量最... 火星上升器的设计与其轨迹设计紧密相关,而现有方法大都将MAV(Mars Ascent Vehicle)的分级优化和轨迹优化解耦计算,其计算效率低且鲁棒性较差。提出了一种基于高斯伪谱法的两级MAV分级与轨迹耦合多阶段优化算法,它以MAV的发射总质量最小为目标函数,并考虑了MAV设计约束、MAV的质量模型约束、轨迹的路径约束和控制约束等限制条件。利用该方法可以同时求得发射总质量最小的两级MAV分级参数和一条燃耗最优的上升轨迹,解决了由于不合理的两级MAV分级设计导致的轨迹优化算法无法收敛的问题。数值仿真结果表明该方法具有较快的收敛速度,且对初值选取的敏感度较小、具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 火星采样返回 火星上升器 火箭分级和轨迹耦合优化 高斯伪谱法

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载人月面着陆过程的应急上升轨道优化设计 被引量：2

13

作者 彭祺擘 张海联 《载人航天》 CSCD 2015年第2期187-192,共6页

研究了月面软着陆过程发生故障后的应急上升轨道,建立了整个应急上升过程的优化设计模型,并针对构建的强约束轨道优化问题,设计了将Gauss伪谱法和直接打靶法结合的混合优化策略,求解得到了满足应急条件的上升轨道参数。仿真分析表明该... 研究了月面软着陆过程发生故障后的应急上升轨道,建立了整个应急上升过程的优化设计模型,并针对构建的强约束轨道优化问题,设计了将Gauss伪谱法和直接打靶法结合的混合优化策略,求解得到了满足应急条件的上升轨道参数。仿真分析表明该方法可以有效解决月面应急上升轨道优化问题,且求解收敛性和鲁棒性较好,可为同类问题的求解提供参考。 展开更多

关键词 月面着陆 应急上升 轨道设计 高斯伪谱法 直接打靶法

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