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高超变体飞行器再入轨迹罚函数序列凸规划
被引量：
1
1
作者
王仰杰
龙腾
+2 位作者
李俊志
徐广通
孙景亮
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025年第5期1747-1759,共13页
为实现高超声速飞行器由固定构型的单点最优向可变构型的全包线持续最优的跨越升级,设计了类乘波体变体飞行器布局与变后掠-变展长复合变形方案。在此基础上,针对高超声速变体飞行器再入轨迹规划问题求解难度大、规划耗时高的问题,提出...
为实现高超声速飞行器由固定构型的单点最优向可变构型的全包线持续最优的跨越升级,设计了类乘波体变体飞行器布局与变后掠-变展长复合变形方案。在此基础上,针对高超声速变体飞行器再入轨迹规划问题求解难度大、规划耗时高的问题,提出了自适应信赖域更新的罚函数序列凸优化方法。采用对数凸化策略凸化路径约束,提高近似精度;引入虚拟控制,对动力学等式约束进行变量替换;定制二阶锥约束,并采用罚函数方法将其加入目标函数中,引导迭代结果向可行域逼近;设计自适应信赖域更新策略,加速序列凸优化算法收敛。仿真结果表明:相比于固定构型,高超变体飞行器增程16.63%,增程效果明显;相比于hp伪谱法,所提算法求解耗时降低了89.24%,具有更高的时效性。
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关键词
高超声速变体飞行器
再入轨迹规划
对数凸化
虚拟控制
自适应信赖域
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职称材料
基于高阶固定时间观测器的高超变体飞行器预设性能控制
2
作者
李毅恒
夏群利
王明凯
《系统工程与电子技术》
北大核心
2025年第5期1627-1637,共11页
针对高超声速变体飞行器模型不确定性、外部时变扰动、控制输入饱和、系统状态约束等问题,设计一种基于高阶固定时间扰动观测器的预设性能控制方法。首先,建立高超声速变体飞行器动力学模型,考虑控制量饱和问题设计抗饱和辅助函数。其次...
针对高超声速变体飞行器模型不确定性、外部时变扰动、控制输入饱和、系统状态约束等问题,设计一种基于高阶固定时间扰动观测器的预设性能控制方法。首先,建立高超声速变体飞行器动力学模型,考虑控制量饱和问题设计抗饱和辅助函数。其次,通过对观测器扰动估计项的微分扩展设计高阶固定时间扰动观测器以提高对综合扰动量的估计精度。考虑系统状态约束设计预设有限时间函数对系统跟踪误差进行约束。基于障碍李雅普诺夫函数和预设有限时间收敛理论,通过反步法设计控制器使得输出状态的跟踪误差在预设时间内收敛到原点邻域。同时,为避免对虚拟控制律连续微分导致“计算爆炸”问题,将内环时变扰动与虚拟控制律的微分视为内环综合扰动,以高阶固定时间扰动观测器的扰动估计输出作为控制律的补偿项。通过李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环控制系统的收敛性与稳定性。最后,通过对比仿真实验证明所提方法具有收敛速度快、跟踪精度高、鲁棒性强等特点。
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关键词
高超声速变体飞行器
高阶固定时间扰动观测器
预设有限时间函数
预设性能
抗饱和辅助函数
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职称材料
题名
高超变体飞行器再入轨迹罚函数序列凸规划
被引量：
1
1
作者
王仰杰
龙腾
李俊志
徐广通
孙景亮
机构
北京理工大学宇航学院
北京理工大学重庆创新中心
浙江大学湖州研究院
出处
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025年第5期1747-1759,共13页
基金
国家自然科学基金(62003036,62203256)
航空科学基金(2019ZC072003)
+1 种基金
北京理工大学青年教师学术启动计划项目(XSQD-202201005)
北京理工大学研究生科研水平和创新能力提升专项计划(2022YCXZ017)。
文摘
为实现高超声速飞行器由固定构型的单点最优向可变构型的全包线持续最优的跨越升级,设计了类乘波体变体飞行器布局与变后掠-变展长复合变形方案。在此基础上,针对高超声速变体飞行器再入轨迹规划问题求解难度大、规划耗时高的问题,提出了自适应信赖域更新的罚函数序列凸优化方法。采用对数凸化策略凸化路径约束,提高近似精度;引入虚拟控制,对动力学等式约束进行变量替换;定制二阶锥约束,并采用罚函数方法将其加入目标函数中,引导迭代结果向可行域逼近;设计自适应信赖域更新策略,加速序列凸优化算法收敛。仿真结果表明:相比于固定构型,高超变体飞行器增程16.63%,增程效果明显;相比于hp伪谱法,所提算法求解耗时降低了89.24%,具有更高的时效性。
关键词
高超声速变体飞行器
再入轨迹规划
对数凸化
虚拟控制
自适应信赖域
Keywords
hypersonic morphing vehicle
reentry trajectory planning
logarithmic convexification
virtual control
adaptive trust region
分类号
V448.1 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
基于高阶固定时间观测器的高超变体飞行器预设性能控制
2
作者
李毅恒
夏群利
王明凯
机构
北京理工大学宇航学院
杭州市北京航空航天大学国际创新研究院
出处
《系统工程与电子技术》
北大核心
2025年第5期1627-1637,共11页
文摘
针对高超声速变体飞行器模型不确定性、外部时变扰动、控制输入饱和、系统状态约束等问题,设计一种基于高阶固定时间扰动观测器的预设性能控制方法。首先,建立高超声速变体飞行器动力学模型,考虑控制量饱和问题设计抗饱和辅助函数。其次,通过对观测器扰动估计项的微分扩展设计高阶固定时间扰动观测器以提高对综合扰动量的估计精度。考虑系统状态约束设计预设有限时间函数对系统跟踪误差进行约束。基于障碍李雅普诺夫函数和预设有限时间收敛理论,通过反步法设计控制器使得输出状态的跟踪误差在预设时间内收敛到原点邻域。同时,为避免对虚拟控制律连续微分导致“计算爆炸”问题,将内环时变扰动与虚拟控制律的微分视为内环综合扰动,以高阶固定时间扰动观测器的扰动估计输出作为控制律的补偿项。通过李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环控制系统的收敛性与稳定性。最后,通过对比仿真实验证明所提方法具有收敛速度快、跟踪精度高、鲁棒性强等特点。
关键词
高超声速变体飞行器
高阶固定时间扰动观测器
预设有限时间函数
预设性能
抗饱和辅助函数
Keywords
hypersonic morphing vehicle
high-order fixed-time disturbance observer
prescribed finite-time function
prescribed performance
anti-saturation auxiliary function
分类号
TJ765 [兵器科学与技术—武器系统与运用工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高超变体飞行器再入轨迹罚函数序列凸规划
王仰杰
龙腾
李俊志
徐广通
孙景亮
《北京航空航天大学学报》
北大核心
2025
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于高阶固定时间观测器的高超变体飞行器预设性能控制
李毅恒
夏群利
王明凯
《系统工程与电子技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
已选择
0
条
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引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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