利用高斯伪谱法求解具有最大横程的再入轨迹 被引量：19

1

作者 周文雅 杨涤 李顺利 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期1038-1042,共5页

为了使升力式飞行器再入大气层后取得最大横程,采用高斯伪谱方法求解最优再入轨迹。利用微分形式高斯伪谱方法将飞行器三自由度再入轨迹优化问题转化为非线性规划问题,选取高斯节点上的状态量和控制量作为待优化参数,并将最优性能指标... 为了使升力式飞行器再入大气层后取得最大横程,采用高斯伪谱方法求解最优再入轨迹。利用微分形式高斯伪谱方法将飞行器三自由度再入轨迹优化问题转化为非线性规划问题,选取高斯节点上的状态量和控制量作为待优化参数,并将最优性能指标选为横程最大,然后对再入轨迹进行了求解。通过与按最大升阻比飞行方案所得结果进行对比,表明按所提方法求取的再入轨迹优于后者。此外,仿真过程还说明高斯伪谱法对状态猜测值并不敏感,算法容易收敛,适用于轨迹优化问题的求解。 展开更多

关键词 飞行器控制技术 再入轨迹 高斯伪谱法 最大横程 非线性规划

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航天飞机的最优再入轨迹与制导 被引量：8

2

作者 李小龙 陈士橹 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第1期7-13,共7页

本文研究航天飞机受过载、动压及加热约束情况下,总加热量最小的最优再入轨迹与制导问题。文中给出了确定阻力参考型、再入飞行走廊的方法与模型,建立了相应的制导律,以总加热量最小为性能指标,通过适当选取阻力参考型的变化,将再入轨... 本文研究航天飞机受过载、动压及加热约束情况下,总加热量最小的最优再入轨迹与制导问题。文中给出了确定阻力参考型、再入飞行走廊的方法与模型,建立了相应的制导律,以总加热量最小为性能指标,通过适当选取阻力参考型的变化,将再入轨迹的优化转换成参数的优化问题。并以美国航天飞机数据为例进行了模拟计算,得到了满意的结果。 展开更多

关键词 航天飞机 再入制导 再入轨迹

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航天器最优再入轨迹的选择分析 被引量：11

3

作者 南英 陈士橹 王志刚 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 1996年第4期104-109,共6页

本文研究的目的是想获得具有最大有效载荷的航天器最优再入轨迹。返回段航天器的最大有效载荷等价于航天器离轨点所耗燃料质量与热防护系统（ＴＰＳ）质量之和达极小。文中把最大有效载荷的再入轨迹分三种情况作了分析：航天器ＴＰＳ质... 本文研究的目的是想获得具有最大有效载荷的航天器最优再入轨迹。返回段航天器的最大有效载荷等价于航天器离轨点所耗燃料质量与热防护系统（ＴＰＳ）质量之和达极小。文中把最大有效载荷的再入轨迹分三种情况作了分析：航天器ＴＰＳ质量不确定时，通过返回轨迹优化来获得航天器的最大有效载荷，并选择确定相应ＴＰＳ的质量；ＴＰＳ质量已确定时，通过再入轨迹优化来获得航天器的最大有效载荷；ＴＰＳ质量足够大时，通过多次穿越大气层来获得航天器的最大有效载荷。本文的结论可为航天器再入轨迹与ＴＰＳ的一体化选择提供思路。 展开更多

关键词 航天器 载人航天器 再入轨迹 最优化

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RLV再入轨迹机载快速优化 被引量：8

4

作者 王明光 袁建平 罗建军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期253-256,313,共5页

为了可重复使用飞行器再入轨迹机载快速优化的需求,开发一种再入轨迹快速优化算法。根据RLV再入三维轨迹的特点,引入了新的假设,对RLV再入轨迹状态方程进行简化处理,使优化迭代计算量大大减少,在此基础上,使用乘子法对再入终端约束进行... 为了可重复使用飞行器再入轨迹机载快速优化的需求,开发一种再入轨迹快速优化算法。根据RLV再入三维轨迹的特点,引入了新的假设,对RLV再入轨迹状态方程进行简化处理,使优化迭代计算量大大减少,在此基础上,使用乘子法对再入终端约束进行处理,然后用共轭梯度法求解优化再入轨迹,最后以美国航天飞机为例计算再入最优轨迹。结果验证该算法在满足约束条件的情况下,具有很快的收敛速度,在不同初始再入条件和终端约束条件下,计算机时一般小于一分钟。该算法具有很好的工程应用前景。 展开更多

关键词 可重复使用飞行器 再入轨迹 快速优化 乘子法 共轭梯度法

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基于NSGA-II算法的RLV多目标再入轨迹优化设计 被引量：11

5

作者 陈刚 胡莹 +2 位作者 徐敏 万自明 陈士橹 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期133-137,共5页

传统的再入轨迹优化设计通常只考虑单目标优化问题,例如最小热流、最小大航程、最小控制能量等。随着人们对降低费用和提高性能的期望越来越高,多目标再入轨迹优化问题也引起了注意。以往人们通过加权因子等方法将多目标问题转化为单目... 传统的再入轨迹优化设计通常只考虑单目标优化问题,例如最小热流、最小大航程、最小控制能量等。随着人们对降低费用和提高性能的期望越来越高,多目标再入轨迹优化问题也引起了注意。以往人们通过加权因子等方法将多目标问题转化为单目标问题,避免了复杂的多目标优化算法的应用。但也引入了新的参数,且每次优化只能获得与该参数相关的1个解。N SGA-II算法是最近发展起来的具有优良性能的多目标遗传算法,它引入了快速分类、约束支配和精英策略,1次运行可以获得多个Pareto最优解。文中利用N SGA-II算法来求解具有最小热载和最大横程的2个目标的再入轨迹优化问题。算例表明N SGA-II算法能够有效地搜索到优化轨迹的Pareto前沿,是RLV初步设计的有力工具。 展开更多

关键词 多目标优化 再入轨迹 Pareto方法 NSGA—Ⅱ

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再入返回离轨时机及制动策略 被引量：5

6

作者 王献忠 汤敏兰 +1 位作者 张丽敏 刘禹 《航天控制》 CSCD 北大核心 2016年第4期53-58,共6页

水平定点着落再入返回飞行器对再入角、再入点至着落点的纵程和横程有较严格的要求,飞行器侧向机动能力决定最大横程误差和可返回时机。为设计满足上述要求的飞行轨迹,提出了一种离轨时机及制动策略计算方法。根据再入轨迹分析和着落点... 水平定点着落再入返回飞行器对再入角、再入点至着落点的纵程和横程有较严格的要求,飞行器侧向机动能力决定最大横程误差和可返回时机。为设计满足上述要求的飞行轨迹,提出了一种离轨时机及制动策略计算方法。根据再入轨迹分析和着落点经纬度,估计再入轨道最优升交点地理经度;利用横程误差计算返回圈升交点地理经度范围,并推算升交点地理经度优选离轨时机;通过地固系下再入角估计惯性系下速度倾角,由再入点经纬高和速度倾角推算离轨制动时刻及速度增量,由迭代修正生成离轨制动策略,并经算例仿真验证。 展开更多

关键词 再入飞行器 制动 离轨 再入轨迹 再入返回 纵程 横程 再入角

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三维高超声速飞行器再入轨迹快速优化 被引量：7

7

作者 刘鹏 赵吉松 谷良贤 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2012年第3期263-266,271,共4页

高超声速再入轨迹优化问题是一类复杂的最优控制问题。采用高斯伪谱法(GPM)将再入轨迹优化问题转化为非线性规划问题(NLP),对NLP进行归一化处理后,采用SNOPT软件包求解。根据协态变量映射规则计算出协态变量,得出哈密尔顿函数沿最优控... 高超声速再入轨迹优化问题是一类复杂的最优控制问题。采用高斯伪谱法(GPM)将再入轨迹优化问题转化为非线性规划问题(NLP),对NLP进行归一化处理后,采用SNOPT软件包求解。根据协态变量映射规则计算出协态变量,得出哈密尔顿函数沿最优控制的变化过程。算例中,GPM耗时约7 s即可生成一条严格满足各种约束的三维最优再入轨迹,耗时远少于相关文献,并且优化精度高,满足一阶最优性必要条件。 展开更多

关键词 再入轨迹 优化 高斯伪谱法 哈密尔顿函数

原文传递

基于序列凸优化的多约束轨迹快速优化 被引量：6

8

作者 杨奔 李天任 马晓媛 《航天控制》 CSCD 北大核心 2020年第3期25-30,共6页

针对传统再入轨迹优化方法收敛速度慢、对初值敏感程度高等局限性,提出一种基于序列凸优化的再入轨迹快速求解方法。该方法以倾侧角的变化率作为控制量,为抑制数值优化过程中的锯齿化现象,采用B样条曲线离散控制量,同时增加额外虚拟控制... 针对传统再入轨迹优化方法收敛速度慢、对初值敏感程度高等局限性,提出一种基于序列凸优化的再入轨迹快速求解方法。该方法以倾侧角的变化率作为控制量,为抑制数值优化过程中的锯齿化现象,采用B样条曲线离散控制量,同时增加额外虚拟控制量,通过一种回溯直线搜索的方法,提高算法的稳定性、快速性和寻优结果的光滑性。最后,以美国某可重复使用飞行器的再入任务为例,验证了基于序列凸优化的再入轨迹优化方法的快速性及准确性。 展开更多

关键词 凸优化 B样条曲线 回溯直线搜索 再入轨迹

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特征趋势分区Gauss伪谱法解再入轨迹规划问题 被引量：4

9

作者 呼卫军 卢青 +1 位作者 常晶 周军 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3338-3348,共11页

针对强约束下的滑翔再入轨迹规划问题,采用基于特征趋势分区的Gauss伪谱法将连续最优问题转换为多个并行非线性规划问题并对其进行求解。针对传统拟谱方法在处理状态受限时,非平滑最优控制解难以收敛的问题,引入Sobolev空间证明了分区... 针对强约束下的滑翔再入轨迹规划问题,采用基于特征趋势分区的Gauss伪谱法将连续最优问题转换为多个并行非线性规划问题并对其进行求解。针对传统拟谱方法在处理状态受限时,非平滑最优控制解难以收敛的问题,引入Sobolev空间证明了分区并行的收敛性和一致性。基于Letts准则提出了非连续特征趋势提取方法,通过分析离散点配置导数进行了可变分区的迭代设定,并结合导数变化趋势给出了各分区的动态配点数。利用不同阶次的多项式进行精度逼近,保证了在考虑多项强约束条件下弹道规划的可行解获取。结合状态分区的策略进行离线状态的分解,提高了计算效率。最终针对典型的再入应用进行了轨迹规划应用。仿真结果表明,所提出的方法可有效应对多种约束条件,能够根据飞行器的气动能力规划出可行的轨迹,过程条件满足约束,且可适应气动力20%的拉偏范围。 展开更多

关键词 再入轨迹 强约束 滑翔再入飞行器 GAUSS伪谱法 特征趋势分区

原文传递

航天飞机的再入飞行走廊及再入飞行轨迹 被引量：4

10

作者 汪朝群 《航天控制》 CSCD 北大核心 1990年第1期1-10,共10页

在研究航天飞机再入返回问题时,确定再入飞行走廊和再入飞行轨迹是基础的研究问题之一。对于这方面的工作,参考文献[1]作了较详细的介绍。国内的一些作者在航天飞机方案论证时开始注意考虑这类重要的问题[2、3、4]。然而,他们所讨论的... 在研究航天飞机再入返回问题时,确定再入飞行走廊和再入飞行轨迹是基础的研究问题之一。对于这方面的工作,参考文献[1]作了较详细的介绍。国内的一些作者在航天飞机方案论证时开始注意考虑这类重要的问题[2、3、4]。然而,他们所讨论的基本模型没有考虑地球自转对再入运动的影响。这种近似模型,对深入一步的方案论证就显得不能满足了。本文建立了一个精确的模型,给出与方案论证有关的仿真结果。 展开更多

关键词 航天飞机 再入飞行走廊 再入轨迹

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考虑气动参数扰动的再入轨迹快速优化方法 被引量：5

11

作者 杨奔 雷建长 王宇航 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1610-1620,共11页

针对传统再入轨迹优化方法收敛速度慢、对初值敏感程度高等的局限性,提出了一种基于序列凸优化的再入轨迹快速求解方法.该方法以倾侧角的变化率作为控制量,改进了现有凸化策略,考虑到抑制数值优化过程中由于数值离散方式带来的锯齿化现... 针对传统再入轨迹优化方法收敛速度慢、对初值敏感程度高等的局限性,提出了一种基于序列凸优化的再入轨迹快速求解方法.该方法以倾侧角的变化率作为控制量,改进了现有凸化策略,考虑到抑制数值优化过程中由于数值离散方式带来的锯齿化现象,采用B样条曲线离散控制量,同时为避免算法在初始猜想值附近出现伪不可行的问题,增加额外虚拟控制量,通过一种"回溯直线"搜索的方法,提高算法的稳定性、快速性和寻优结果的光滑性.为研究飞行器再入过程中的气动参数扰动问题,采用采样点少、易于实现,计算效率高的广义混沌多项式理论研究方法,建立了基于广义混沌多项式和凸优化相结合的再入轨迹鲁棒优化模型,该模型在优化过程中考虑气动参数扰动对寻优结果的影响作用,避免了传统轨迹与制导律的复杂迭代设计环节,可有效降低优化轨迹对气动参数扰动的敏感程度,在气动参数不确定条件的干扰下,依然可以保证飞行器顺利安全的完成飞行任务.最后,以美国某可重复使用飞行器的再入任务为例,验证了基于序列凸优化的再入轨迹优化方法的快速性以及鲁棒优化模型对气动参数扰动的抗干扰性能力,表明了该方法具有一定的工程应用性. 展开更多

关键词 凸优化 再入轨迹 气动参数扰动 广义混沌多项式 鲁棒优化

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带时间约束的双参数再入轨迹设计方法 被引量：3

12

作者 乔浩 毛瑞 +1 位作者 白凤科 杜凤怀 《弹箭与制导学报》 北大核心 2021年第3期57-61,共5页

为实现再入飞行时间可控,扩展现有再入飞行器的应用场景,提高对时间敏感目标的打击能力,以双参数牛顿迭代法为基础,提出一种改进的阻力加速度剖面设计方法,通过设置双参数校正点,能够同时对轨迹长度与总飞行时间进行设计。在给定的轨迹... 为实现再入飞行时间可控,扩展现有再入飞行器的应用场景,提高对时间敏感目标的打击能力,以双参数牛顿迭代法为基础,提出一种改进的阻力加速度剖面设计方法,通过设置双参数校正点,能够同时对轨迹长度与总飞行时间进行设计。在给定的轨迹长度与总飞行时间约束下,该方法能够快速完成参考阻力加速度剖面的迭代,生成满足各项约束的参考轨迹。通过仿真分析获得了再入总飞行时间的调节规律,为多再入飞行器的协同攻击问题提供依据。 展开更多

关键词 再入轨迹 双参数牛顿迭代法 阻力加速度剖面 再入飞行时间约束

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再入滑翔式飞行器轨迹快速优化 被引量：2

13

作者 陈有荣 袁建平 罗建军 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2008年第6期47-51,共5页

为了满足再入滑翔飞行器轨迹实时生成的要求,提出了一种轨迹快速优化方法。在模型处理方面,根据再入飞行器运动的特点,对再入轨迹方程进行了合理的简化处理和无量纲化处理,使其更适合数值优化算法求解;在算法方面,采用乘子法对再入终端... 为了满足再入滑翔飞行器轨迹实时生成的要求,提出了一种轨迹快速优化方法。在模型处理方面,根据再入飞行器运动的特点,对再入轨迹方程进行了合理的简化处理和无量纲化处理,使其更适合数值优化算法求解;在算法方面,采用乘子法对再入终端约束进行处理,然后采用共轭梯度法求解最优的再入轨迹。仿真结果表明,这样处理只需10 s左右的时间便能产生一条满足约束条件的再入优化轨迹,验证了模型处理和算法的有效性、鲁棒性和可行性。 展开更多

关键词 再入滑翔式飞行器 再入轨迹 快速优化 乘子法

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再入轨迹多约束模型预测静态凸规划方法 被引量：3

14

作者 刘哲 贾生伟 +2 位作者 张鸣 浦甲伦 韦常柱 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1638-1651,共14页

针对大升阻比可重复使用飞行器再入滑翔轨迹规划问题,提出了一种基于自适应分段Chebychev伪谱离散的多约束模型预测静态凸规划算法(P-CMPCP),实现了全量终端状态约束及多过程约束作用下再入轨迹的高精度迭代解算。考虑倾侧角翻转导致控... 针对大升阻比可重复使用飞行器再入滑翔轨迹规划问题,提出了一种基于自适应分段Chebychev伪谱离散的多约束模型预测静态凸规划算法(P-CMPCP),实现了全量终端状态约束及多过程约束作用下再入轨迹的高精度迭代解算。考虑倾侧角翻转导致控制量不连续,传统规划方法难以同时严格满足终端位置、角度约束,且过程约束易超限,采用自适应分段伪谱离散策略,构建全程飞行状态及过程性能指标约束对各配点处控制调整量的敏感度关系,从而将非线性最优控制问题转化为静态凸规划问题,并利用内点法对各分段控制量进行了协调优化。本文所提方法无需对动力学模型进行简化或近似处理,即能以少量积分运算使轨迹满足再入全量模型约束,且控制量平滑,数值精度优于传统规划方法。 展开更多

关键词 再入轨迹 多过程约束 全量终端约束 分段伪谱法

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航天飞机最优再入轨迹的近似解析解及分析 被引量：4

15

作者 南英 吕学富 陈士橹 《航天返回与遥感》 1994年第4期1-8,共8页

本文将航天飞机最优再入轨迹假设为三个飞行段,即常值热流飞行段、平衡滑翔飞行段,等阻力过载飞行段,由此导出了最优再入轨迹的近似解析解。通过对解析解的结构分析,以及与精确数值解的比较,说明了该三段假设的合理性,以及近似解的次优性。

关键词 航天飞机 再入轨迹 近似解 最优化

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基于混沌多项式的再入滑翔鲁棒轨迹凸优化

16

作者 闫循良 王培臣 +2 位作者 夏文杰 王宽 杨春伟 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期850-859,共10页

针对参数不确定条件下高超声速飞行器再入滑翔轨迹设计问题,研究了一种增强抗干扰能力和过程可靠性的鲁棒轨迹优化方法。构建不确定条件下再入滑翔鲁棒轨迹优化模型,并设计了基于高斯求积与非嵌入式混沌多项式的不确定性量化传播算法,... 针对参数不确定条件下高超声速飞行器再入滑翔轨迹设计问题,研究了一种增强抗干扰能力和过程可靠性的鲁棒轨迹优化方法。构建不确定条件下再入滑翔鲁棒轨迹优化模型,并设计了基于高斯求积与非嵌入式混沌多项式的不确定性量化传播算法,从而将其转化为维数扩展的确定性轨迹优化问题;利用凸优化技术对该问题进行凸化和离散,设计了一种基于序列凸优化算法的轨迹优化求解策略,以实现对该高维确定性问题的快速求解。以美国X-33的高超声速滑翔再入为例进行了仿真验证。结果表明,与传统确定性轨迹优化算法相比,所提方法能够有效降低随机干扰对再入滑翔轨迹的影响,从而提升轨迹的可靠性与鲁棒性;与现有典型鲁棒轨迹优化方法相比,所提方法具有相当的精度和显著的计算效率优势。 展开更多

关键词 高超声速滑翔 再入轨迹 鲁棒优化 不确定性 混沌多项式展开 凸优化

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间接法求解具有最大横程的再入轨迹 被引量：2

17

作者 李永远 姜毅 +1 位作者 高伟涛 黄春平 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期665-668,共4页

针对运用间接法进行弹道优化时存在共轭变量初值高度敏感难以估计而无法获得全局最优解的缺点,引入混合遗传算法对弹道优化时的共轭变量初值进行搜索,并求解获得具有最大横程的再入轨迹.求解时考虑了热流约束、过载约束和动压约束,约束... 针对运用间接法进行弹道优化时存在共轭变量初值高度敏感难以估计而无法获得全局最优解的缺点,引入混合遗传算法对弹道优化时的共轭变量初值进行搜索,并求解获得具有最大横程的再入轨迹.求解时考虑了热流约束、过载约束和动压约束,约束的处理采用惩罚函数方法,通过对不可行解的惩罚转换为无约束问题.数值仿真验证了该算法实用性. 展开更多

关键词 再入飞行器 混合遗传算法 最大横程 再入轨迹

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载人深空飞行返回再入模式仿真研究 被引量：2

18

作者 闵学龙 潘腾 郭海林 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第16期4958-4960,共3页

建立了用于研究载人深空飞行返回再入模式问题的平面动力学模型,进行了基于弹道式和半弹道式模式再入的轨道仿真,分析比较了相同参数条件下两种再入模式的轨道动力学仿真结果,得出了载人深空飞行返回应采用半弹道式模式再入的结论,为进... 建立了用于研究载人深空飞行返回再入模式问题的平面动力学模型,进行了基于弹道式和半弹道式模式再入的轨道仿真,分析比较了相同参数条件下两种再入模式的轨道动力学仿真结果,得出了载人深空飞行返回应采用半弹道式模式再入的结论,为进一步研究载人深空飞行返回再入策略和轨道优化设计提供了条件。 展开更多

关键词 载人深空飞行 再入模式 再入轨迹 仿真

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用广义乘子法求解航天器最优平面再入轨迹 被引量：2

19

作者 彭伟斌 吴德隆 《飞行力学》 CSCD 2004年第2期49-52,56,共5页

从纵向平面无量纲航天器质点运动方程出发,引入了能量参数对运动方程进行推导,使得运动方程和优化问题易于处理。通过将优化变量转化为分段连续的线性函数和Runge-Kutta数值计算方法,将轨迹优化问题转化为非线性规划问题,应用广义乘子... 从纵向平面无量纲航天器质点运动方程出发,引入了能量参数对运动方程进行推导,使得运动方程和优化问题易于处理。通过将优化变量转化为分段连续的线性函数和Runge-Kutta数值计算方法,将轨迹优化问题转化为非线性规划问题,应用广义乘子法对其进行数值分析,给出了不同航程要求下,总加热量最小,满足终端要求以及过载、动压、热流约束的航天器最优轨迹,并分析了其特点。 展开更多

关键词 再入轨迹 优化 广义乘子法

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空天飞机再入轨迹的变精度序列优化方法 被引量：3

20

作者 朱俊杰 余雄庆 +1 位作者 罗东明 王宇 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期50-56,共7页

为提高空天飞机再入轨迹优化方法的稳健性和精度,提出一种变精度序列优化方法。优化计算过程分为3个步骤:首先进行预优化,即在粗离散情况下,应用混合优化方法进行轨迹优化,获得各时间点设计变量的最优解;然后对预优化的结果进行一元全... 为提高空天飞机再入轨迹优化方法的稳健性和精度,提出一种变精度序列优化方法。优化计算过程分为3个步骤:首先进行预优化,即在粗离散情况下,应用混合优化方法进行轨迹优化,获得各时间点设计变量的最优解;然后对预优化的结果进行一元全区间插值处理,获得细离散情况下设计变量的初值;最后进行精细优化,获得精度更高的计算结果。算例结果表明,变精度序列优化方法能稳健地求解空天飞机再入轨迹优化问题,并能以较少的计算量获得满足精度要求的优化结果。 展开更多

关键词 空天飞机 再入轨迹 优化 混合优化 插值

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