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(dòng)控制系統(tǒng)相結(jié)合為實(shí)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(yīng)用開辟更廣泛的空間。實(shí)現(xiàn)翼傘系統(tǒng)的自主歸航，涉及到紡織、力學(xué)、計(jì)算機(jī)、控制等多個(gè)領(lǐng)域或?qū)W科，是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，其自主歸航的精確性受到模型精確性、導(dǎo)航質(zhì)量、控制精度特別是風(fēng)場干擾等因素的影響，文章主要對翼傘系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性、風(fēng)場辨識(shí)、風(fēng)場預(yù)測、軌跡（航跡）規(guī)劃、航跡跟蹤控制問題進(jìn)行系統(tǒng)的研究，提出了一些新的觀點(diǎn)和方法，取得了一些研究

2、成果。
　　文章所做主要?jiǎng)?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(fēng)場辨識(shí)方法，將翼傘系統(tǒng)的飛行狀態(tài)分為直線滑翔和轉(zhuǎn)彎兩種情況，研究其受風(fēng)影響前后的飛行軌跡變化，建立風(fēng)場辨識(shí)模型。借助大氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)理論，建立了廣義上部摩擦層風(fēng)廓（風(fēng)場）計(jì)算公式，并結(jié)合所建立的翼傘系統(tǒng)風(fēng)場辨識(shí)模型，提出并建立了翼傘系統(tǒng)在線風(fēng)場預(yù)測模型，并將預(yù)測風(fēng)場與實(shí)測風(fēng)場信息進(jìn)行仿真對比，驗(yàn)證了該預(yù)測模型正確性，為實(shí)現(xiàn)翼傘系統(tǒng)對其周圍

3、風(fēng)場的在線辨識(shí)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(diǎn)，提出將高斯偽譜法應(yīng)用到翼傘自主歸航系統(tǒng)的軌跡優(yōu)化中，仿真驗(yàn)證了該方法的可行性。對翼傘系統(tǒng)在雙側(cè)等量和差量控制條件下的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了研究和分析，所得結(jié)論為單電機(jī)控制或雙電機(jī)異常工作條件下的翼傘自主歸航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(cuò)設(shè)計(jì)方法，建立了翼傘系統(tǒng)異常工作條件下的三自由度質(zhì)點(diǎn)模型，并確立了該條

4、件下的目標(biāo)函數(shù)、各種約束條件，結(jié)合高斯偽譜法規(guī)劃最優(yōu)軌跡。
　　(3)結(jié)合差分進(jìn)化和量子進(jìn)化兩種算法的尋優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)化算法，確立了性能評價(jià)指標(biāo)，并通過多個(gè)測試函數(shù)，將輔助種群量子差分進(jìn)化算法的尋優(yōu)性能與差分進(jìn)化算法進(jìn)行對比，結(jié)果表明該算法尋優(yōu)性能優(yōu)于差分進(jìn)化算法，具有很強(qiáng)的全局和局部搜索能力。將輔助種群量子差分進(jìn)化算法應(yīng)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)