基于凸優(yōu)化的模型預(yù)測控制在飛行器再入制導(dǎo)中的應(yīng)用.pdf

1、高超聲速飛行器具有遠程精確快速打擊的能力,在軍用和民用方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。高超聲速飛行器再入過程復(fù)雜,制導(dǎo)控制系統(tǒng)具有很強的非線性和大不確定性,且飛行過程要滿足熱流、動壓、過載等約束條件。本文以通用空天飛行器(CAV-H)縱向模型為研究對象,利用基于凸優(yōu)化模型預(yù)測控制方法,研究高超聲速飛行器再入制導(dǎo)控制問題。
　　首先分析高超聲速飛行器再入過程各種受力情況,在半速度坐標(biāo)系下推導(dǎo)出簡化后的高超聲速飛行器三維再入運動方程;分析再

2、入過程受到的各種約束作用,引入零傾斜平衡滑翔條件,在高度-速度剖面建立飛行器再入走廊,確定再入飛行邊界。
　　然后研究凸優(yōu)化工具CVXGEN的使用方法,將凸優(yōu)化工具CVXGEN應(yīng)用于模型預(yù)測控制的求解,實現(xiàn)了模型預(yù)測優(yōu)化問題的轉(zhuǎn)化。給出了具體的問題轉(zhuǎn)化步驟,對內(nèi)部問題轉(zhuǎn)化控制算法進行了介紹,并對典型的MPC控制問題進行了實例分析。
　　再次提出基于凸優(yōu)化的模型預(yù)測(MPC)再入制導(dǎo)控制算法,實現(xiàn)高超聲速飛行器對給定再入軌跡的

3、快速準(zhǔn)確跟蹤。為保證算法的快速性,對模型預(yù)測控制的每步優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題,進行仿真分析,并對初始點、優(yōu)化時域和權(quán)陣系數(shù)對跟蹤效果影響進行了分析。結(jié)果表明,即使在干擾存在的條件下仍能滿足對給定軌跡的準(zhǔn)確跟蹤,同時滿足約束條件。
　　最后研究高超聲速飛行器末段再入軌跡快速優(yōu)化和在線跟蹤問題。再入軌跡優(yōu)化屬于終端時間自由的最優(yōu)控制問題,首先完成時間映射變換,對問題進行凸優(yōu)化及離散化處理,給出高超聲速飛行器多次軌跡優(yōu)化控制算法,對飛