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基于虚拟弹簧的hp自适应伪谱法在无人机编队航迹规划中的应用
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作者 李翔 罗望春 +2 位作者 石志彬 张兴华 刘洪驿 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第5期575-583,共9页
【目的】随着无人机在电力巡检、应急救援等复杂场景中应用需求的不断提升,单架无人机在任务执行时的局限性日益突出。多无人机编队能够有效提升巡检效率、扩大作业覆盖范围,但在实际应用过程中,编队队形保持、航迹协同优化及对复杂环... 【目的】随着无人机在电力巡检、应急救援等复杂场景中应用需求的不断提升,单架无人机在任务执行时的局限性日益突出。多无人机编队能够有效提升巡检效率、扩大作业覆盖范围,但在实际应用过程中,编队队形保持、航迹协同优化及对复杂环境的适应能力仍面临诸多挑战。针对无人机集群在平面大机动飞行过程中的队形保持与路径优化难题,提出了一种结合虚拟弹簧力和hp自适应伪谱法的最优控制方法,旨在提升无人机编队协同飞行的稳定性、灵活性及抗干扰能力,为电力巡检等无人机高要求场景提供技术支撑。【方法】建立多无人机系统的动力学模型,并将虚拟弹簧机制引入编队控制体系,实现机间柔性约束和弹性自调节。通过将虚拟弹簧法与传统领航跟随法结合,设计了一种可兼顾队形刚性支撑与自适应调整能力的编队策略。在此基础上,采用hp自适应伪谱法对无人机编队的最优控制问题进行求解。该方法通过在Legendre-Gauss节点上离散状态量与控制量,构造全局插值多项式,将无人机编队路径优化问题转化为非线性规划问题,并结合动力学、能耗、速度等约束条件进行高精度数值求解。仿真实验中,设定了典型的四机菱形编队场景,全面考察了算法在不同地形、风扰和任务需求下的适应性。【结果】仿真结果显示,基于虚拟弹簧的hp自适应伪谱法能够有效实现无人机编队的平滑转弯和速度控制。在编队90°大机动转弯过程中,无人机不仅能够满足航迹偏转、速度变化等多重约束,还能保持良好的编队队形。与传统领航跟随法和人工势场法相比,本文方法在位置误差、队形保持、抗风扰能力等方面均表现出显著优势。在10 m/s强风干扰情形下,本文方法队形稳定性可达70%以上,显著优于其他对比算法。三维地形仿真和实际飞行测试进一步验证了算法的适应性和鲁棒性,方法在丘陵、山区、峡谷等多种地形下,依然能够维持较低的队形变形率和较小的航迹跟踪误差,能耗控制合理,具备较强的工程实用性。【结论】本文创新性地将虚拟弹簧弹性约束机制与hp自适应伪谱法深度融合,提出一种适用于复杂环境下多无人机编队航迹规划的最优控制技术。该方法不仅突破了传统编队的刚性约束,实现了队形的柔性保持和自适应调整,还显著提升了编队航迹优化的精度与效率。研究结果为无人机集群在电力巡检、应急救援等高难度任务中的协同编队飞行提供高效、可靠的技术路径。后续研究可进一步拓展该方法在多编队协同、复杂障碍环境下的应用潜力,推动无人机编队的智能化、实用化发展。 展开更多
关键词 无人机 集群编队 航迹规划 虚拟势场 领航跟随 最优控制方 伪谱法 协同控制
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基于能耗优化的四旋翼无人机航迹规划:分段式高斯伪谱法 被引量:1
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作者 欧阳权 徐罗旻 +3 位作者 杨继阳 薛雅丽 丛玉华 吕建威 《电光与控制》 北大核心 2025年第1期1-7,共7页
在四旋翼无人机航迹规划中引入能耗优化策略以延长其飞行时间,能够显著提升其实用性和经济性。为此,提出了一种基于分段式高斯伪谱法的能耗最优航迹规划算法。首先,构建了四旋翼无人机运动学-能耗综合模型,能定量描述无人机运动学及能... 在四旋翼无人机航迹规划中引入能耗优化策略以延长其飞行时间,能够显著提升其实用性和经济性。为此,提出了一种基于分段式高斯伪谱法的能耗最优航迹规划算法。首先,构建了四旋翼无人机运动学-能耗综合模型,能定量描述无人机运动学及能耗间耦合关系;其次,基于此模型,将考虑能耗优化的航迹规划问题转化为带约束的连续时间优化问题;最后,设计了分段式高斯伪谱法求解出优化航迹,其中通过滑动选取优化子区间的方法,在航点数量较多的复杂飞行任务中有效缩短了计算时间,同时提升了轨迹的平滑性和航点跟踪准确性。仿真和实验结果表明,与传统定航点飞行相比,所提算法能大幅降低飞行能耗,与常用优化算法相比,所提算法在保证能耗优化效果的同时,所需计算时间更短,航点跟踪精度更高。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 能耗优化 航迹规划 分段式高斯伪谱法
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基于伪谱法的快速磁浮列车节能优化策略研究
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作者 李拥军 杨明智 李进翱 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第10期4347-4353,共7页
随着磁浮交通在国内的快速发展,磁浮列车牵引节能技术逐渐受到了广泛关注。为了解决快速磁浮列车运行过程中消耗较多牵引能耗的问题,减少磁浮列车运行能耗,基于伪谱法研究快速磁浮列车节能速度曲线优化策略。首先,使用列车单质点动力学... 随着磁浮交通在国内的快速发展,磁浮列车牵引节能技术逐渐受到了广泛关注。为了解决快速磁浮列车运行过程中消耗较多牵引能耗的问题,减少磁浮列车运行能耗,基于伪谱法研究快速磁浮列车节能速度曲线优化策略。首先,使用列车单质点动力学模型,构建磁浮列车定时条件下的节能最优控制模型;其次,根据磁浮线路以及列车特点,将线路划分成数个线路限速和坡道阻力均为常数的子区域,形成磁浮列车节能的多阶段最优控制模型;然后,利用Radau伪谱法将最优控制问题转化为以配点处的状态和控制变量为待优化参数的非线性规划问题,通过求解这个转化后的非线性规划问题,获得原最优控制问题的数值近似解;接着,依据实际的线路数据以及列车参数对算法进行数值仿真,利用Matlab中的伪谱法软件包GPOPS,编制快速磁浮列车节能曲线优化问题的求解算法。仿真结果表明,在相同的线路数据和列车参数下,与其他方法相比,伪谱法计算的列车牵引能耗更低,CPU运算时间更少,从而验证了伪谱法在快速磁浮列车节能牵引计算中的有效性和优越性,且伪谱法计算得到的最大牵引/制动力曲线均是光滑变化的,提升了列车的舒适性;最后,在某磁浮线上采用伪谱法最优数值算法,得到较全线最大能耗的能耗优化率为13.85%,验证了所采用算法的优越性。研究方法与成果可以为快速磁浮列车运行的牵引节能技术提供借鉴。 展开更多
关键词 快速磁浮 牵引节能 多阶段最优控制 速度曲线优化 伪谱法
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伪谱法分离波动方程弹性波模拟 被引量:9
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作者 唐小平 白超英 刘宽厚 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期19-26,188+192,共8页
本文在一阶分离波动方程的基础上,推导出了相应的二阶分离波动方程的简单形式。采用交错网格和常规网格伪谱法,实现了一阶及二阶波动方程波场P波和S波的分离模拟。同时对一阶、二阶波场分离模拟结果,以及分离法与非分离法模拟结果进行... 本文在一阶分离波动方程的基础上,推导出了相应的二阶分离波动方程的简单形式。采用交错网格和常规网格伪谱法,实现了一阶及二阶波动方程波场P波和S波的分离模拟。同时对一阶、二阶波场分离模拟结果,以及分离法与非分离法模拟结果进行了对比研究。结果表明:一阶与二阶伪谱法分离的效果大致相当,一阶分离法在走时拾取上略占优势,但二阶分离法在振幅和子波形态保护及分离彻底性方面优势明显;实际计算中分离法比非分离法更为灵活多变。 展开更多
关键词 分离波场模拟 一阶伪谱法 二阶伪谱法 交错网格 规则网格
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缝洞型储层错格伪谱法模拟 被引量:6
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作者 刘炯 马坚伟 +1 位作者 杨慧珠 巴晶 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期723-727,611+742,共7页
文中对传统伪谱法和其改进的错格伪谱法从理论方法及实例试算进行了分析及对比,总结了错格伪谱法的优点。通过脉冲序列一阶微分算例更加突出了错格伪谱法微分的局部化优点;通过二维声波的算例验证了错格伪谱法的正确性;通过不均匀介质... 文中对传统伪谱法和其改进的错格伪谱法从理论方法及实例试算进行了分析及对比,总结了错格伪谱法的优点。通过脉冲序列一阶微分算例更加突出了错格伪谱法微分的局部化优点;通过二维声波的算例验证了错格伪谱法的正确性;通过不均匀介质中弹性波的算例验证了错格伪谱法比传统伪谱法有更高的精度。最后用错格伪谱法模拟了不均匀缝洞型储层介质中弹性波的传播问题。 展开更多
关键词 波动方程数值模拟 传统伪谱法 错格伪谱法 缝洞型储层
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切比雪夫伪谱法模拟地震波场 被引量:11
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作者 刘鲁波 陈晓非 王彦宾 《西北地震学报》 CSCD 北大核心 2007年第1期18-25,共8页
介绍了切比雪夫伪谱法以及快速傅立叶算法在其中的应用,并用切比雪夫伪谱法模拟二维有限区域弹性介质地震波场。分别计算了兰姆问题,均匀介质中心爆破源问题,介质内部的速度异常体问题以及各种分界面情况下地震首波传播问题。
关键词 切比雪夫伪谱法 傅立叶伪谱法 快速傅立叶算 地震波场 首波
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基于伪谱法的翼伞系统归航轨迹容错设计 被引量:17
7
作者 高海涛 张利民 +3 位作者 孙青林 孙明玮 陈增强 亢晓峰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期702-708,共7页
针对翼伞系统在归航过程中,控制电机工作异常致使控制性能发生变化,无法按原有规划轨迹到达目标点的问题,提出一种基于Gauss伪谱法的归航轨迹容错设计方法.首先根据翼伞系统控制特性的不同,分别建立了正常和单电机异常工作状态下的质点... 针对翼伞系统在归航过程中,控制电机工作异常致使控制性能发生变化,无法按原有规划轨迹到达目标点的问题,提出一种基于Gauss伪谱法的归航轨迹容错设计方法.首先根据翼伞系统控制特性的不同,分别建立了正常和单电机异常工作状态下的质点模型,并根据伞形参数确定了两种工作状态下的约束条件和目标函数;其次,利用Gauss伪谱法分别对两种工作状态下轨迹规划的最优控制问题求解,获得翼伞系统不同状态下的最优飞行轨迹.仿真结果表明,在约束情况下,翼伞系统无论在正常和单电机异常工作时都可以顺利到达目标点,获得高精度的飞行轨迹. 展开更多
关键词 GAUSS伪谱法 翼伞 归航轨迹 容错 容错设计
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基于改进BISQ机制的双相HTI介质波传播伪谱法模拟与特征分析 被引量:16
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作者 刘财 兰慧田 +2 位作者 郭智奇 冯晅 鹿琪 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期3461-3473,共13页
改进BISQ(Biot-Squirt)机制在不引入特征喷流长度的情况下,将含流体孔隙介质中Biot流动和喷射流动两种重要的力学机制有机地结合起来,且各相关参数具有明确物理意义和可实现性.本文将改进BISQ机制一维孔隙流体压力公式推广到三维具有水... 改进BISQ(Biot-Squirt)机制在不引入特征喷流长度的情况下,将含流体孔隙介质中Biot流动和喷射流动两种重要的力学机制有机地结合起来,且各相关参数具有明确物理意义和可实现性.本文将改进BISQ机制一维孔隙流体压力公式推广到三维具有水平对称轴横向各向同性介质(HTI介质)情况,结合裂缝各向异性理论,给出了基于改进BISQ机制的双相HTI介质模型及其二维三分量波传播方程,采用伪谱法求解该方程,进行了不同相界、不同频率以及双层地质结构情况下该类介质中波场的数值模拟与特征分析.数值模拟结果表明:伪谱法模拟精度高,压制网格频散效果好,可以得到高精度的波场快照和合成记录;基于改进BISQ机制的双相HTI介质模型兼具裂缝各向异性特征和孔隙弹性特征,其为从双相各向异性理论角度深入研究裂缝性储层的地震响应奠定了理论基础. 展开更多
关键词 改进BISQ机制 双相介质 裂缝各向异性 伪谱法 波场特征
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伪谱法及其在飞行器轨迹优化设计领域的应用综述 被引量:31
9
作者 杨希祥 杨慧欣 王鹏 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1-8,共8页
采用伪谱法进行飞行器轨迹优化设计是近年来的热点研究方向,然而较全面地对各种方法进行综合分析的文献却很少。在对国内外相关文献进行系统研究的基础上,阐述了航空航天领域应用较为广泛的几种伪谱法的基本原理;归纳了伪谱法将连续最... 采用伪谱法进行飞行器轨迹优化设计是近年来的热点研究方向,然而较全面地对各种方法进行综合分析的文献却很少。在对国内外相关文献进行系统研究的基础上,阐述了航空航天领域应用较为广泛的几种伪谱法的基本原理;归纳了伪谱法将连续最优控制问题转化为非线性规划问题的思路和具体步骤;总结了伪谱法在飞行器轨迹优化设计领域的应用情况;对伪谱法及其在飞行器轨迹优化设计领域应用的未来研究方向进行了分析。 展开更多
关键词 伪谱法 飞行器 轨迹 优化设计 综述
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基于Gauss伪谱法和直接打靶法结合的月球定点着陆轨道优化 被引量:18
10
作者 彭祺擘 李海阳 +1 位作者 沈红新 唐国金 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期119-124,共6页
将一种求解最优控制问题的新方法—高斯伪谱法(Gauss Pseudospectral Method-GPM)和传统的直接打靶法有效结合,对月球着陆器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。推导了高精度模型下着陆动力学方程。针对优化方法各自的特点和多约束... 将一种求解最优控制问题的新方法—高斯伪谱法(Gauss Pseudospectral Method-GPM)和传统的直接打靶法有效结合,对月球着陆器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。推导了高精度模型下着陆动力学方程。针对优化方法各自的特点和多约束条件下最优月球软着陆轨道设计的难点,提出了问题求解的串行优化策略: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,取较少的Gauss节点,利用GPM求解初值,初值的求解采用从可行解到最优解的串行优化策略;在Gauss节点上离散控制变量,利用直接打靶法求解精确最优解。仿真结果表明,本文提出的轨道优化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 直接打靶 月球定点着陆 轨道优化 月球着陆器
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基于hp自适应伪谱法的飞行器再入轨迹优化与制导 被引量:14
11
作者 夏红伟 李秋实 +2 位作者 李莉 宋效正 王常虹 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期818-823,共6页
研究了一种基于hp自适应伪谱法的飞行器再入在线轨迹优化与制导方法。首先针对飞行器再入段在末速度最大的条件约束下进行了轨迹优化;然后针对再入段地球大气分布不均匀、建模误差、扰动等因素,设计了基于hp自适应伪谱法的反馈制导方法... 研究了一种基于hp自适应伪谱法的飞行器再入在线轨迹优化与制导方法。首先针对飞行器再入段在末速度最大的条件约束下进行了轨迹优化;然后针对再入段地球大气分布不均匀、建模误差、扰动等因素,设计了基于hp自适应伪谱法的反馈制导方法;最后进行了数学仿真研究。仿真结果表明:采用本文提出的反馈制导方法得到的末速度为6.93 km/s,比未采用闭环制导的方法提高了0.33 km/s,并且制导精度提高了15倍。 展开更多
关键词 飞行器再入 hp自适应伪谱法 轨迹优化 反馈制导
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三维错格时域伪谱法在频散介质井中雷达模拟中的应用 被引量:33
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作者 李展辉 黄清华 王彦宾 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1915-1922,共8页
数值模拟对井中雷达数据的解释有重要意义.通常采用的时域有限差分法(FDTD)在网格足够细的情况下能够精确地模拟井中雷达,但对于相对较大的模型,要得到较好的精度其所需要的时间和计算机内存都非常大.我们尝试用伪谱法来模拟三维井中雷... 数值模拟对井中雷达数据的解释有重要意义.通常采用的时域有限差分法(FDTD)在网格足够细的情况下能够精确地模拟井中雷达,但对于相对较大的模型,要得到较好的精度其所需要的时间和计算机内存都非常大.我们尝试用伪谱法来模拟三维井中雷达,其在平缓介质中达到与FDTD相同精度每个波长所需的网格要少数倍,因此在保证精度的情况下使模拟范围大大增加.常规网格伪谱法常伴有Gibbs现象,本研究通过在一个方向以两点为源和采用交错网格的方法有效解决了上述问题.对于Debye频散介质,我们应用二阶显式Runge-Kutta方法求解时间步,该法较中心差分方法更直观、更简便,且在我们考虑的介质范围内是稳定的. 展开更多
关键词 伪谱法 时域有限差分 井中雷达 完全匹配层(PML) Runge—Kutta方
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基于Gauss伪谱法的临近空间飞行器上升段轨迹优化 被引量:50
13
作者 宗群 田栢苓 窦立谦 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1775-1781,共7页
综合考虑密度变化、声速变化、发动机推力变化及地球引力等因素对飞行轨迹的影响,研究了与实际飞行环境更加相符的临近空间飞行器燃料最优爬升轨迹。针对该问题在气动数据处理和优化求解上存在的困难,提出一种基于Gauss伪谱法(Gauss Pse... 综合考虑密度变化、声速变化、发动机推力变化及地球引力等因素对飞行轨迹的影响,研究了与实际飞行环境更加相符的临近空间飞行器燃料最优爬升轨迹。针对该问题在气动数据处理和优化求解上存在的困难,提出一种基于Gauss伪谱法(Gauss Pseudospectral Method,GPM)的求解策略。首先,依据气动数据特点,设计拟合模型对气动参数进行高精度拟合;其次,为避免间接法和传统直接法的缺点,将Gauss伪谱法和序贯二次规划(Sequential Quadratic Programming,SQP)相结合,对存在边值及加速度约束的轨迹优化问题进行求解,获得最优飞行轨迹。仿真结果表明,在更为真实的飞行环境下,利用GPM和SQP相结合的方法可在5.83s获得一条精度为10-4~10-6左右的飞行轨迹。 展开更多
关键词 临近空间飞行器 上升段轨迹优化 气动数据 GAUSS伪谱法 序贯二次规划
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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
14
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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TTI介质各向异性伪谱法逆时偏移 被引量:14
15
作者 王伟国 熊水金 +1 位作者 徐华宁 钱荣毅 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期566-572,682+513,共7页
在Thomsen精确相速度方程和弱各向异性假设前提下,将VTI相速度方程拓展为TTI介质相速度方程,进而得到TTI介质的P波方程。利用伪谱算法对P波方程进行了正演和逆时偏移,并和各向同性F-X域深度偏移效果进行了对比,结果表明:①对于各向异性... 在Thomsen精确相速度方程和弱各向异性假设前提下,将VTI相速度方程拓展为TTI介质相速度方程,进而得到TTI介质的P波方程。利用伪谱算法对P波方程进行了正演和逆时偏移,并和各向同性F-X域深度偏移效果进行了对比,结果表明:①对于各向异性介质,利用各向同性的偏移算法得到的结果会有误差,成像结果有明显的畸变;②在考虑效率和精度的前提下,伪谱法由于其利用快速二维傅里叶变换解决空间导数的计算问题,这对于实际应用中计算成本颇高的逆时偏移是一个较理想的选择;③推导的近似方程在弱各向异性条件下可以较好地应用于TTI介质中。 展开更多
关键词 TTI介质 各向异性 伪谱法 逆时偏移
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基于自适应伪谱法的UCAV低可探测攻击轨迹规划研究 被引量:13
16
作者 刘鹤鸣 丁达理 +2 位作者 黄长强 黄汉桥 王铀 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期78-84,共7页
研究无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)对地攻击阶段轨迹规划问题。首先,在综合UCAV的气动力特性、发动机推力特性基础上建立UCAV质点模型和动力学模型,并结合UCAV平台初始条件、机动性以及武器投射条件构建约束条件;... 研究无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)对地攻击阶段轨迹规划问题。首先,在综合UCAV的气动力特性、发动机推力特性基础上建立UCAV质点模型和动力学模型,并结合UCAV平台初始条件、机动性以及武器投射条件构建约束条件;针对当前轨迹规划中没有考虑雷达散射截面(radar cross section,RCS)随UCAV姿态角改变而动态变化这一缺陷,建立综合考虑动态RCS的威胁概率和攻击时间的目标函数;然后利用可变低阶自适应伪谱法求得攻击轨迹最优解。对时间最短、RCS固定和考虑动态RCS 3种情况进行仿真。结果表明,考虑动态RCS时,UCAV将根据威胁进行轨迹和姿态调整,极大减小了被敌方威胁捕获的概率。该算法能够提供规划轨迹的高精度状态和控制量信息,有利于实现攻击过程的高精度精细规划控制。 展开更多
关键词 动态雷达散射截面 无人作战飞机 轨迹规划 可变低阶自适应伪谱法
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Gauss伪谱法的再入可达域计算方法 被引量:11
17
作者 王涛 张洪波 +1 位作者 李永远 汤国建 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期75-80,共6页
为了加快优化速度和提高优化质量,提出一种基于Gauss伪谱法的再入可达域计算方法。鉴于再入时一般采用固定的攻角剖面,将攻角作为状态变量,仅对倾侧角进行单变量寻优。优化过程中,再入纵程被视为终端约束,以获取不同纵程下的最大横程,... 为了加快优化速度和提高优化质量,提出一种基于Gauss伪谱法的再入可达域计算方法。鉴于再入时一般采用固定的攻角剖面,将攻角作为状态变量,仅对倾侧角进行单变量寻优。优化过程中,再入纵程被视为终端约束,以获取不同纵程下的最大横程,将速度倾角视为过程约束,以消除弹道的跳跃现象。通过仿真,求解出了通用航空飞行器的再入可达域,结果与间接法的理论证明一致。 展开更多
关键词 再入 可达域 GAUSS伪谱法 攻角剖面 横程
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基于Radau伪谱法的制导炸弹最优滑翔弹道研究 被引量:26
18
作者 袁宴波 张科 薛晓东 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1179-1186,共8页
基于Radau伪谱法求解最优控制问题的原理,研究了滑翔型制导炸弹的最大射程优化问题。对制导炸弹动力学模型进行了无量纲化处理,结合极小值原理推导了最优控制轨迹的解析解和一阶必要性条件,采用Radau伪谱法将弹道优化问题转化为非线性... 基于Radau伪谱法求解最优控制问题的原理,研究了滑翔型制导炸弹的最大射程优化问题。对制导炸弹动力学模型进行了无量纲化处理,结合极小值原理推导了最优控制轨迹的解析解和一阶必要性条件,采用Radau伪谱法将弹道优化问题转化为非线性规划问题,基于协态映射原理给出了数值解的最优性验证方法。仿真结果表明,Radau伪谱法能够提供具有工程应用价值的最优解,与常规的最大升阻比滑翔弹道相比,优化后的弹道射程增加10%以上。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 滑翔制导炸弹 弹道优化 Radau伪谱法
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基于伪谱法的双摆吊车时间最优消摆轨迹规划策略 被引量:22
19
作者 陈鹤 方勇纯 +1 位作者 孙宁 钱彧哲 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期153-160,共8页
在工业生产过程中,桥式吊车系统经常会体现出双摆系统的特性,导致更多欠驱动状态量的出现,增大控制难度.基于此,论文提出了一种针对双摆桥式吊车系统的时间最优轨迹规划方法,可以得到全局时间最优且具有消摆能力的轨迹.具体而言,为方便... 在工业生产过程中,桥式吊车系统经常会体现出双摆系统的特性,导致更多欠驱动状态量的出现,增大控制难度.基于此,论文提出了一种针对双摆桥式吊车系统的时间最优轨迹规划方法,可以得到全局时间最优且具有消摆能力的轨迹.具体而言,为方便地构造以时间为代价函数的优化问题,首先对系统运动学模型进行相应的变换;在此基础上,考虑包括两级摆角及台车速度和加速度上限值在内的多种约束,构造出相应的优化问题;然后,利用高斯伪谱法(Gauss-pseudospectral method,GPM)将该带约束的优化问题转化为更易于求解的非线性规划问题,且在转化过程中,可以非常方便地考虑轨迹约束.求解该非线性规划问题,即可得到时间最优的台车轨迹.不同于已有的大多数方法,该方法可获得全局时间最优的结果.最后,通过仿真与实验结果验证了这种时间最优轨迹规划方法具有满意的控制性能. 展开更多
关键词 双摆吊车系统 时间最优 轨迹规划 高斯伪谱法
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利用高斯伪谱法求解具有最大横程的再入轨迹 被引量:20
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作者 周文雅 杨涤 李顺利 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期1038-1042,共5页
为了使升力式飞行器再入大气层后取得最大横程,采用高斯伪谱方法求解最优再入轨迹。利用微分形式高斯伪谱方法将飞行器三自由度再入轨迹优化问题转化为非线性规划问题,选取高斯节点上的状态量和控制量作为待优化参数,并将最优性能指标... 为了使升力式飞行器再入大气层后取得最大横程,采用高斯伪谱方法求解最优再入轨迹。利用微分形式高斯伪谱方法将飞行器三自由度再入轨迹优化问题转化为非线性规划问题,选取高斯节点上的状态量和控制量作为待优化参数,并将最优性能指标选为横程最大,然后对再入轨迹进行了求解。通过与按最大升阻比飞行方案所得结果进行对比,表明按所提方法求取的再入轨迹优于后者。此外,仿真过程还说明高斯伪谱法对状态猜测值并不敏感,算法容易收敛,适用于轨迹优化问题的求解。 展开更多
关键词 飞行器控制技术 再入轨迹 高斯伪谱法 最大横程 非线性规划
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