基于凸優(yōu)化的模型預測控制在飛行器再入制導中的應用.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用前景。高超聲速飛行器再入過程復雜,制導控制系統(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)化模型預測控制方法,研究高超聲速飛行器再入制導控制問題。
　　首先分析高超聲速飛行器再入過程各種受力情況,在半速度坐標系下推導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應用于模型預測控制的求解,實現(xiàn)了模型預測優(yōu)化問題的轉化。給出了具體的問題轉化步驟,對內部問題轉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)化的模型預測(MPC)再入制導控制算法,實現(xiàn)高超聲速飛行器對給定再入軌跡的

3、快速準確跟蹤。為保證算法的快速性,對模型預測控制的每步優(yōu)化問題轉化為凸優(yōu)化問題,進行仿真分析,并對初始點、優(yōu)化時域和權陣系數(shù)對跟蹤效果影響進行了分析。結果表明,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