临近空间高超声速无动力滑翔飞行器最优轨迹设计及制导研究 被引量：19

1

作者 方群 李新三 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1485-1491,共7页

建立了临近空间飞行器无动力飞行理想运动模型及阵风干扰作用运动模型;通过共轭梯度优化算法设计了飞行器基于多约束条件的最优轨迹;利用基于线性状态调节器(RQL)制导方法实现阵风干扰作用下纵向与侧向参考轨迹的同时跟踪。仿真结果表明... 建立了临近空间飞行器无动力飞行理想运动模型及阵风干扰作用运动模型;通过共轭梯度优化算法设计了飞行器基于多约束条件的最优轨迹;利用基于线性状态调节器(RQL)制导方法实现阵风干扰作用下纵向与侧向参考轨迹的同时跟踪。仿真结果表明,本文的轨迹优化算法能在很短的时间内优化出最优轨迹且具有很好的收敛性;采用的制导算法能实现各种强度阵风干扰作用下的轨迹跟踪,具有很强的鲁棒性。 展开更多

关键词 临近空间 轨迹优化 共轭梯度法 RQL

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RLV再入轨迹机载快速优化 被引量：8

2

作者 王明光 袁建平 罗建军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期253-256,313,共5页

为了可重复使用飞行器再入轨迹机载快速优化的需求,开发一种再入轨迹快速优化算法。根据RLV再入三维轨迹的特点,引入了新的假设,对RLV再入轨迹状态方程进行简化处理,使优化迭代计算量大大减少,在此基础上,使用乘子法对再入终端约束进行... 为了可重复使用飞行器再入轨迹机载快速优化的需求,开发一种再入轨迹快速优化算法。根据RLV再入三维轨迹的特点,引入了新的假设,对RLV再入轨迹状态方程进行简化处理,使优化迭代计算量大大减少,在此基础上,使用乘子法对再入终端约束进行处理,然后用共轭梯度法求解优化再入轨迹,最后以美国航天飞机为例计算再入最优轨迹。结果验证该算法在满足约束条件的情况下,具有很快的收敛速度,在不同初始再入条件和终端约束条件下,计算机时一般小于一分钟。该算法具有很好的工程应用前景。 展开更多

关键词 可重复使用飞行器 再入轨迹 快速优化 乘子法 共轭梯度法

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无人飞行器纵向剖面轨迹优化 被引量：5

3

作者 陈晓 王新民 周健 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期31-36,共6页

对飞行管理系统的纵向剖面轨迹优化功能进行了研究.以固定距离最省油为优化指标,用能量法动态地建立了3阶段轨迹优化模型.区别于固定推力只对速度寻优的传统的模型求解方法,把发动机推力和速度同时作为寻优变量,并结合无人飞行器飞行的... 对飞行管理系统的纵向剖面轨迹优化功能进行了研究.以固定距离最省油为优化指标,用能量法动态地建立了3阶段轨迹优化模型.区别于固定推力只对速度寻优的传统的模型求解方法,把发动机推力和速度同时作为寻优变量,并结合无人飞行器飞行的物理过程,将3阶段轨迹优化模型进一步变换成非线性规划问题,利用再开始FR(Fletcher-Revees)共轭梯度法进行求解.最后以某型无人飞行器为例进行仿真验证,结果表明将发动机推力设为变量比推力固定求得的纵向剖面最优轨迹更省油,对节省燃油降低经济成本有一定的实用参考价值. 展开更多

关键词 无人飞行器 能量方法 轨迹优化 非线性规划 再开始FR共轭梯度法

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基于任务规划的有限推力燃料最优交会 被引量：3

4

作者 闫循良 汤一华 +1 位作者 徐敏 陈士橹 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期611-615,620,共6页

给出了空间交会冲量机动任务规划及基于该任务规划的有限推力燃料最优交会算法。首先,以双冲量空间交会作为问题的初步模型,采用Battin-Vaughan算法对追踪器初始位置和飞行时间的组合进行遍历计算,通过分析特征速度等值线图,进行空间交... 给出了空间交会冲量机动任务规划及基于该任务规划的有限推力燃料最优交会算法。首先,以双冲量空间交会作为问题的初步模型,采用Battin-Vaughan算法对追踪器初始位置和飞行时间的组合进行遍历计算,通过分析特征速度等值线图,进行空间交会的任务规划,为有限推力燃料最优交会提供重要的初值条件。基于任务规划分析,建立了有限推力燃料最优交会的最优控制模型,根据庞特里亚金极值原理将最优控制问题转化为两点边值问题,采用共轭梯度算法进行数值求解。在变轨时间固定、连续变推力的情况下,以总冲最小、满足终端位置和速度约束为指标,对推力大小和方向进行优化。通过数值仿真,得到了一些重要的结论,为工程应用提供了一定参考价值。 展开更多

关键词 空间交会 轨道优化 任务规划 燃料最优 有限推力 Battin-Vaughan算法 共轭梯度法

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基于混合优化的前馈—反馈复合控制器最优设计 被引量：2

5

作者 廖瑛 周保民 +1 位作者 钟诚 曹登刚 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期62-66,共5页

为了解决传统PID控制器在电动舵机系统设计中难以满足控制要求的问题,首先设计了一种规范化前馈—反馈控制系统,然后利用混沌优化算法和共轭梯度方法相结合的混合优化算法对前馈—反馈控制器参数进行了优化。仿真结果表明:基于混合优化... 为了解决传统PID控制器在电动舵机系统设计中难以满足控制要求的问题,首先设计了一种规范化前馈—反馈控制系统,然后利用混沌优化算法和共轭梯度方法相结合的混合优化算法对前馈—反馈控制器参数进行了优化。仿真结果表明:基于混合优化算法的前馈—反馈控制器具有很好的动态和静态性能,增强了系统的稳定性和鲁棒性,降低了学习参数选择的盲目性和对经验的高度依赖性。 展开更多

关键词 前馈—反馈控制 复合控制 共轭梯度方法 混沌优化 混合优化

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电动汽车增程器燃油效率优化控制 被引量：2

6

作者 申永鹏 王耀南 孟步敏 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期701-708,共8页

针对如何提高增程器燃油效率,降低整车油耗的问题,提出了一种基于PRP共轭梯度法的增程器燃油效率优化控制方法.首先,以产生给定能量燃油效率最高为优化性能指标,以发动机转矩和发电机转矩为寻优变量,建立了增程器燃油效率优化控制问题... 针对如何提高增程器燃油效率,降低整车油耗的问题,提出了一种基于PRP共轭梯度法的增程器燃油效率优化控制方法.首先,以产生给定能量燃油效率最高为优化性能指标,以发动机转矩和发电机转矩为寻优变量,建立了增程器燃油效率优化控制问题的离散系统模型.然后,对算法实现过程中发动机、发电机的最高转速和最大转矩限制的处理方法进行了阐述,给出了基于PRP共轭梯度法的增程器燃油效率优化控制问题的数值实现方法的详细步骤.最后,仿真和实验结果表明本文提出的优化控制方法可以有效提高增程器的燃油效率. 展开更多

关键词 电动汽车 增程器 燃油效率 最优控制 PRP共轭梯度法

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临近空间飞行器再入轨迹优化设计 被引量：2

7

作者 王乐 方群 欧岳峰 《科学技术与工程》 2011年第3期543-547,550,共6页

针对临近空间飞行器再入轨迹的优化设计问题,给出了临近空间飞行器再入轨迹运动学模型和再入轨迹优化模型。选取飞行器末端飞行速度实际值与理想值之差的平方最小为性能指标,控制变量为迎角和滚转角。过程约束为过载、动压、热流,终端... 针对临近空间飞行器再入轨迹的优化设计问题,给出了临近空间飞行器再入轨迹运动学模型和再入轨迹优化模型。选取飞行器末端飞行速度实际值与理想值之差的平方最小为性能指标,控制变量为迎角和滚转角。过程约束为过载、动压、热流,终端约束为高度、轨道偏角、轨道倾角。应用罚函数法和约束算子法将有约束最优控制问题转化为无约束最优控制问题。应用庞特里亚金极小值原理及最优控制理论对性能指标进行处理,得到最优控制问题的正则方程、控制方程及横截条件。在C++环境下应用共轭梯度法对无约束优化问题进行数值解算。仿真结果表明应用共轭梯度法能够得到满足各种约束的再入轨迹。因此,共轭梯度法对于临近空间飞行器再入轨迹优化问题的求解是可行的。 展开更多

关键词 临近空间飞行器 最优控制 共轭梯度法

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动态控制场下一种改进的量子最优控制 被引量：1

8

作者 黄泽霞 黄德才 俞攸红 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2013年第1期233-235,261,共4页

结合量子系统的自身特点,针对直接将经典最优控制应用到量子系统中所存在的可靠性不高、收敛速度较慢等问题,借助于动态迭代控制场提出了一种更高效、收敛性更好的单调收敛的改进量子最优控制算法(IQOCT)。通过系统仿真实验,对控制场权... 结合量子系统的自身特点,针对直接将经典最优控制应用到量子系统中所存在的可靠性不高、收敛速度较慢等问题,借助于动态迭代控制场提出了一种更高效、收敛性更好的单调收敛的改进量子最优控制算法(IQOCT)。通过系统仿真实验,对控制场权值、收敛速度以及迭代步进参数之间的关系作了详细的分析。结果表明,与一般最优算法和共轭梯度算法相比,改进算法在可靠性和收敛速度等方面都有明显提高。 展开更多

关键词 量子最优控制 共轭梯度算法 收敛速度

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基于免组装有限元的悬架控制臂拓扑优化 被引量：3

9

作者 卞翔 方宗德 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期23-29,共7页

为了提高拓扑优化在实际工程应用中的速度,将一种基于拓扑灵敏度的拓扑优化算法与免组装有限元法结合,对汽车悬架控制臂进行多工况拓扑优化.该方法使用一致的体素单元划分网格,用压缩共轭梯度法(DCG)加速有限元的求解,得到结构的应力和... 为了提高拓扑优化在实际工程应用中的速度,将一种基于拓扑灵敏度的拓扑优化算法与免组装有限元法结合,对汽车悬架控制臂进行多工况拓扑优化.该方法使用一致的体素单元划分网格,用压缩共轭梯度法(DCG)加速有限元的求解,得到结构的应力和应变场,从而获得拓扑灵敏度场,用来控制结构拓扑变化.通过添加多工况优化以及加工约束功能,使该方法更符合工程应用的要求.通过对比,该方法和商用软件能够获得性能接近、形状相似的优化结构,而整个优化过程的速度有显著提高. 展开更多

关键词 悬架控制臂 多工况拓扑优化 免组装有限元 体素化 压缩共轭梯度法 拓扑灵敏度

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基于共轭斜量法的凿岩参数自寻优控制研究 被引量：1

10

作者 罗春雷 李德明 郑惠斌 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期553-560,596,共9页

在凿岩过程中,影响凿岩速度的因素主要有凿岩机输出的冲击能、活塞冲击频率、液压推进力、钎杆回转速度和岩石性质。针对目前无法根据岩石性质快速实现凿岩参数的最优匹配,凿岩速度难以达到理论设计最佳值的问题,提出基于共轭斜量法的... 在凿岩过程中,影响凿岩速度的因素主要有凿岩机输出的冲击能、活塞冲击频率、液压推进力、钎杆回转速度和岩石性质。针对目前无法根据岩石性质快速实现凿岩参数的最优匹配,凿岩速度难以达到理论设计最佳值的问题,提出基于共轭斜量法的凿岩参数自寻优控制方案。将冲击能和冲击频率、推进力和转钎速度分成2组进行动态寻优,并充分考虑岩石性质对凿岩速度的影响,使得各凿岩参数可以快速地达到最优匹配关系。利用MATLAB软件对该自寻优方案在采用固定步长和模糊变步长时的应用效果进行仿真分析,验证该方案的可行性和合理性,并进行推进力和转钎速度的自寻优试验,以验证理论分析和仿真结果的正确性。仿真和试验结果表明基于共轭斜量法的自寻优控制方案可使凿岩参数快速收敛于最优值附近,极大地缩短了实现最佳凿岩速度所需的寻优时间,与常规方法相比凿岩速度可提高13.2%。研究结果对岩石开采设备的自寻优控制以及岩石开采效率的提升有良好的指导价值,同时为凿岩自动化和智能化的实现提供了一种新思路。 展开更多

关键词 共轭斜量法 岩石性质 自寻优控制 凿岩速度

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基于边界元的分布参数最优控制共轭梯度算法

11

作者 李炳杰 刘三阳 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期140-144,共5页

得到椭圆型分布参数最优控制问题对应的最优性方程组,在凸性条件下,证明了最优控制的唯一存在性问题．利用一阶最优性条件构造了基于边界元法的共轭梯度算法,给出算法的局部误差估计．最后,以算例验证算法的有效性．

关键词 最优控制 基本解 边界元方法 共轭梯度算法

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改进多段高斯伪谱法的近空间可变翼飞行器小翼伸缩优化研究 被引量：5

12

作者 徐文萤 江驹 +1 位作者 甄子洋 万月丰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1043-1051,共9页

针对Gauss伪谱法在处理近空间可变翼飞行器最省燃油轨迹优化与可变小翼伸缩状态的最优关系等问题时存在计算量大、计算效率低下、优化精度低等缺陷,本文提出一种改进的多段整合优化的高斯伪谱法的求解策略。考虑到本文研究对象带有可伸... 针对Gauss伪谱法在处理近空间可变翼飞行器最省燃油轨迹优化与可变小翼伸缩状态的最优关系等问题时存在计算量大、计算效率低下、优化精度低等缺陷,本文提出一种改进的多段整合优化的高斯伪谱法的求解策略。考虑到本文研究对象带有可伸缩小翼的特殊性及飞行过程中声速、密度、地球引力及发动机推力变化等因素的影响,对爬升模态进行合理分段,建立多段优化模型,应用本文所提的改进方法进行了整体优化仿真试验。通过数值仿真得到整个爬升各子段的最少耗油爬升轨迹及小翼伸缩状态。仿真结果表明:改进后的优化方法在计算时长、优化精度等整体性能上得到了进一步的提升。 展开更多

关键词 近空间飞行器 可变翼飞行器 小翼伸缩 多段轨迹优化 高斯伪谱法 非线性规划 最优控制 目标优化

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hp自适应伪谱法空天飞行器轨迹优化 被引量：1

13

作者 李博渊 孟晓伟 +1 位作者 曹皓博 李康 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第12期115-122,135,共9页

空天飞行器具有廉价、便捷、可靠、自主等优点,是具有战略威慑和实战能力的新概念飞行器,该文针对其上升段轨迹优化问题展开研究,首先构建适用于空天飞行器轨迹仿真体系结构和数据模型;接着基于hp自适应伪谱法的最优轨迹求解方法,将含... 空天飞行器具有廉价、便捷、可靠、自主等优点,是具有战略威慑和实战能力的新概念飞行器,该文针对其上升段轨迹优化问题展开研究,首先构建适用于空天飞行器轨迹仿真体系结构和数据模型;接着基于hp自适应伪谱法的最优轨迹求解方法,将含有微分约束的最优轨迹优化问题转化为代数约束的非线性规划问题,运用序列二次规划求解,然后研究hp自适应伪谱法的燃料最优轨迹设计方法;并且对比传统定动压轨迹优化方法和采用hp自适应轨迹优化算法下的燃料消耗情况,仿真结果表明采用hp自适应伪谱法的最优轨迹燃料消耗相对于传统的定动压优化算法更少,最后验证hp自适应轨迹优化算法的有效性和精确性。 展开更多

关键词 空天飞行器 最优控制 hp伪谱法 轨迹优化

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