一種飛行演示器的上升段軌跡優(yōu)化及仿真研究.pdf

1、飛行器的軌跡設(shè)計(jì)受到各種約束條件的限制，包括軌跡約束、狀態(tài)約束、控制量約束和終端約束，飛行環(huán)境參數(shù)變化劇烈，使得一般的軌跡設(shè)計(jì)方法不容易滿足要求，必需采用軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，使其滿足各種過(guò)程約束和終端約束。
　　 本文以一種構(gòu)想的飛行演示器為研究對(duì)象，進(jìn)行了上升段軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究和仿真，主要內(nèi)容如下：
　　 首先，分析了美國(guó)典型飛行器的飛行軌跡，總結(jié)了其上升段軌跡特點(diǎn)，通過(guò)分析提出了飛行器上升段飛行面臨所面臨的多種約

2、束條件，包括動(dòng)壓、過(guò)載、攻角、熱流等，這些約束條件構(gòu)成了飛行器上升段的飛行走廊；
　　 其次，研究了最優(yōu)控制相關(guān)理論及其在飛行器軌跡優(yōu)化領(lǐng)域中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)其求解方法進(jìn)行研究歸納；結(jié)合飛行器軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的特點(diǎn)確定了適合的數(shù)值解法。
　　 然后，根據(jù)上述兩部分研究成果及飛行動(dòng)力學(xué)相關(guān)知識(shí)，建立了一種構(gòu)想的飛行演示器的數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型主要包括：縱向質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)模型，最優(yōu)控制模型及非線性規(guī)劃模型。并對(duì)飛行演示器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)

3、行了分析和轉(zhuǎn)換，使其易于使用最優(yōu)控制理論進(jìn)行求解。在此基礎(chǔ)上，采用基于非線性規(guī)劃方法的序列二次規(guī)劃算法設(shè)計(jì)了飛行演示器的上升段飛行軌跡。
　　 最后，對(duì)軌跡設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。針對(duì)采用線性多項(xiàng)式進(jìn)行控制量參數(shù)化的參數(shù)化方法一，和采用三次曲線擬合控制量參數(shù)的參數(shù)化方法二，分別進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真，給出了兩種參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的優(yōu)劣。在此基礎(chǔ)上，還簡(jiǎn)要介紹了傳統(tǒng)軌跡設(shè)計(jì)方法，并采用傳統(tǒng)軌跡設(shè)計(jì)方法與兩種參數(shù)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)對(duì)比可以得