一種飛行演示器的上升段軌跡優(yōu)化及仿真研究.pdf

1、飛行器的軌跡設計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，使得一般的軌跡設計方法不容易滿足要求，必需采用軌跡優(yōu)化設計方法，使其滿足各種過程約束和終端約束。
　　 本文以一種構(gòu)想的飛行演示器為研究對象，進行了上升段軌跡優(yōu)化設計方法的研究和仿真，主要內(nèi)容如下：
　　 首先，分析了美國典型飛行器的飛行軌跡，總結(jié)了其上升段軌跡特點，通過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，包括動壓、過載、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)控制相關理論及其在飛行器軌跡優(yōu)化領域中的應用，通過對其求解方法進行研究歸納；結(jié)合飛行器軌跡優(yōu)化設計問題的特點確定了適合的數(shù)值解法。
　　 然后，根據(jù)上述兩部分研究成果及飛行動力學相關知識，建立了一種構(gòu)想的飛行演示器的數(shù)學模型，數(shù)學模型主要包括：縱向質(zhì)點動力學模型，最優(yōu)控制模型及非線性規(guī)劃模型。并對飛行演示器的數(shù)學模型進

3、行了分析和轉(zhuǎn)換，使其易于使用最優(yōu)控制理論進行求解。在此基礎上，采用基于非線性規(guī)劃方法的序列二次規(guī)劃算法設計了飛行演示器的上升段飛行軌跡。
　　 最后，對軌跡設計進行了仿真驗證。針對采用線性多項式進行控制量參數(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，分別進行了數(shù)學仿真，給出了兩種參數(shù)化設計方法的優(yōu)劣。在此基礎上，還簡要介紹了傳統(tǒng)軌跡設計方法，并采用傳統(tǒng)軌跡設計方法與兩種參數(shù)化設計方法進行了對比。通過對比可以得