翼傘系統(tǒng)自主歸航航跡規(guī)劃與控制研究.pdf

1、翼傘具有良好的操縱性能和滑翔性能，其與自動控制系統(tǒng)相結合為實現(xiàn)翼傘系統(tǒng)的自主歸航提供了可能，也將為翼傘系統(tǒng)的應用開辟更廣泛的空間。實現(xiàn)翼傘系統(tǒng)的自主歸航，涉及到紡織、力學、計算機、控制等多個領域或學科，是一項復雜的任務，其自主歸航的精確性受到模型精確性、導航質量、控制精度特別是風場干擾等因素的影響，文章主要對翼傘系統(tǒng)的運動特性、風場辨識、風場預測、軌跡（航跡）規(guī)劃、航跡跟蹤控制問題進行系統(tǒng)的研究，提出了一些新的觀點和方法，取得了一些研究

2、成果。
　　文章所做主要創(chuàng)新工作如下:
　　(1)提出了一種適用于翼傘系統(tǒng)自主歸航的在線風場辨識方法，將翼傘系統(tǒng)的飛行狀態(tài)分為直線滑翔和轉彎兩種情況，研究其受風影響前后的飛行軌跡變化，建立風場辨識模型。借助大氣動力學相關理論，建立了廣義上部摩擦層風廓（風場）計算公式，并結合所建立的翼傘系統(tǒng)風場辨識模型，提出并建立了翼傘系統(tǒng)在線風場預測模型，并將預測風場與實測風場信息進行仿真對比，驗證了該預測模型正確性，為實現(xiàn)翼傘系統(tǒng)對其周圍

3、風場的在線辨識提供了具體方法。
　　(2)鑒于高斯偽譜法具有求解精度高、收斂速度快等優(yōu)點，提出將高斯偽譜法應用到翼傘自主歸航系統(tǒng)的軌跡優(yōu)化中，仿真驗證了該方法的可行性。對翼傘系統(tǒng)在雙側等量和差量控制條件下的運動特性進行了研究和分析，所得結論為單電機控制或雙電機異常工作條件下的翼傘自主歸航系統(tǒng)的設計提供了理論支撐。針對翼傘系統(tǒng)歸航過程中的異常工況，提出歸航軌跡容錯設計方法，建立了翼傘系統(tǒng)異常工作條件下的三自由度質點模型，并確立了該條

4、件下的目標函數(shù)、各種約束條件，結合高斯偽譜法規(guī)劃最優(yōu)軌跡。
　　(3)結合差分進化和量子進化兩種算法的尋優(yōu)優(yōu)點，兼顧翼傘系統(tǒng)在線尋優(yōu)需求，提出了輔助種群量子差分進化算法，確立了性能評價指標，并通過多個測試函數(shù)，將輔助種群量子差分進化算法的尋優(yōu)性能與差分進化算法進行對比，結果表明該算法尋優(yōu)性能優(yōu)于差分進化算法，具有很強的全局和局部搜索能力。將輔助種群量子差分進化算法應用到翼傘系統(tǒng)分段歸航的軌跡規(guī)劃中，在求解翼傘系統(tǒng)分段軌跡參數(shù)的最優(yōu)