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火箭返回着陆问题高精度快速轨迹优化算法
被引量：
22
1
作者
王劲博
崔乃刚
+1 位作者
郭继峰
徐大富
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第3期389-398,共10页
针对垂直起降可重复使用运载火箭子级返回着陆问题,提出一种高精度快速轨迹优化算法.算法将凸化技术与伪谱离散方法有机结合,将非凸、非线性优化问题转化为凸优化问题,进而充分利用凸优化求解快速性、收敛确定性以及伪谱法离散精度高的...
针对垂直起降可重复使用运载火箭子级返回着陆问题,提出一种高精度快速轨迹优化算法.算法将凸化技术与伪谱离散方法有机结合,将非凸、非线性优化问题转化为凸优化问题,进而充分利用凸优化求解快速性、收敛确定性以及伪谱法离散精度高的理论基础.在优化精度方面,建立了高保真优化模型,分析了发动机开机/终端时刻值设计对轨迹最优性的影响;采用flip-Radau谱法对连续最优控制问题进行离散,并利用伪谱法的独特离散时域映射,将开机和终端时刻设计为特殊控制变量,提高了优化结果的精度和最优性.在快速性方面,为利用凸优化方法求解非凸问题,基于一种新的信赖域更新策略,提出了改进序列凸化算法,减少了算法迭代次数,提高了算法收敛性能.数值实验验证了算法的有效性.高精度的优化结果和较高的计算速度,使得算法具有发展为在线最优制导方法的潜力.
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关键词
可重复使用火箭
快速
轨迹
优化
凸
优化
伪谱法离散
信赖域更新
精确软着陆
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职称材料
基于RRT-GPM两阶策略的导弹编队协同突防最优轨迹快速设计
被引量：
4
2
作者
黄荣
崔乃刚
+2 位作者
韦常柱
王劲博
黄盘兴
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2015年第3期356-362,共7页
为了提高导弹编队的自主飞行能力,在考虑弹间协同相对运动关系(通信、避碰、探测)和突防硬/软约束的情况下,对弹群的多约束快速轨迹优化问题进行了研究。针对高斯伪谱法初值确定困难和快速搜索随机树法结果曲折不寻优难以满足动力学约...
为了提高导弹编队的自主飞行能力,在考虑弹间协同相对运动关系(通信、避碰、探测)和突防硬/软约束的情况下,对弹群的多约束快速轨迹优化问题进行了研究。针对高斯伪谱法初值确定困难和快速搜索随机树法结果曲折不寻优难以满足动力学约束的不足,通过对高斯伪谱法快速性的分析和初值选取方法的研究,提出了快速搜索随机树+高斯伪谱法两阶快速轨迹优化策略,充分利用快速搜索随机树法的全空间搜索能力为高斯伪谱法提供寻优初始值,同时利用高斯伪谱法的快速性和最优性对快速搜索随机树法的结果进行平滑和进一步寻优,从而快速获得最优的弹群飞行轨迹。领-从弹编队飞行模式下的仿真结果表明,两阶策略能够快速获得满足各种约束的弹群最优飞行轨迹,优化时间约为单独高斯伪谱法所需时间的20%左右,很大程度上提高了轨迹优化的快速性和准确性,并且证明了不同约束条件对优化速度和优化结果的影响。
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关键词
导弹编队
快速
轨迹
优化
高斯伪谱法
快速
搜索随机树
两阶
优化
策略
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职称材料
月球探测器VTVL避障轨迹快速凸优化
被引量：
2
3
作者
王俊
赵党军
孔春阳
《航天控制》
CSCD
北大核心
2020年第5期10-16,共7页
针对月球探测器在有月面地形障碍时的垂直起飞-垂直降落(Vertical Takc-off Vertical Landing,VTVL)飞行轨迹优化问题,基于凸优化方法提出一种避障轨迹优化算法。首先考虑没有地形障碍约束时的VTVL轨迹优化问题,利用无损凸化技术将其转...
针对月球探测器在有月面地形障碍时的垂直起飞-垂直降落(Vertical Takc-off Vertical Landing,VTVL)飞行轨迹优化问题,基于凸优化方法提出一种避障轨迹优化算法。首先考虑没有地形障碍约束时的VTVL轨迹优化问题,利用无损凸化技术将其转化为凸优化问题,快速求解获得初始轨迹,在此基础上,利用凸的椭球面将地形障碍转化为避障约束,并基于初始轨迹对该约束进行线性化处理,形成序列凸优化问题进行求解。数值计算结果表明,本文所提方法能快速高效求解具有地形障碍约束的VTVL避障轨迹优化问题。
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关键词
凸
优化
避障
月球探测器
快速
轨迹
优化
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职称材料
基于轨迹优化的高速飞行器先进制导方法研究
被引量：
1
4
作者
佘智勇
柳青
杨志红
《战术导弹技术》
2013年第4期70-76,共7页
对国外飞行器上升段制导方案进行了详细对比分析,指出了具有实时更新能力的制导算法是未来制导体制的发展趋势,针对飞行器模型高度不确定性所引起的制导误差,提出了带有安全终止机制的先进制导方法,给出了其实现流程、相关难点问题及相...
对国外飞行器上升段制导方案进行了详细对比分析,指出了具有实时更新能力的制导算法是未来制导体制的发展趋势,针对飞行器模型高度不确定性所引起的制导误差,提出了带有安全终止机制的先进制导方法,给出了其实现流程、相关难点问题及相应的解决方案,建立了飞行器上升段仿真模型。仿真结果表明,基于快速轨迹优化的先进制导方法能够显著改善飞行器的飞行品质,算法运行高效、可靠。
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关键词
快速
轨迹
优化
制导
大气层内
原文传递
基于改进序列凸化的再入飞行器快速轨迹优化
5
作者
王劲博
陈洪波
《战术导弹技术》
北大核心
2020年第5期85-92,156,共9页
针对高超声速飞行器再入快速轨迹优化问题,提出一种改进的序列凸化方法,得到了非线性过程约束的新的近似凸化形式。通过不等式约束两侧取自然对数等变换方法,将动压和热流密度约束转化为二阶锥约束和线性约束的组合,在凸化的同时保留了...
针对高超声速飞行器再入快速轨迹优化问题,提出一种改进的序列凸化方法,得到了非线性过程约束的新的近似凸化形式。通过不等式约束两侧取自然对数等变换方法,将动压和热流密度约束转化为二阶锥约束和线性约束的组合,在凸化的同时保留了原约束部分非线性特性,进而可改善序列凸化算法的收敛性能及其解的局部性。同时,变换的近似约束组合具有明确的物理意义。数值仿真验证了改进序列凸化方法的有效性及其在收敛性能上的提升,该方法可为未来空天飞行器在线轨迹优化提供一定参考。
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关键词
再入飞行器
快速
轨迹
优化
凸
优化
过程约束
改进序列凸化
原文传递
题名
火箭返回着陆问题高精度快速轨迹优化算法
被引量：
22
1
作者
王劲博
崔乃刚
郭继峰
徐大富
机构
哈尔滨工业大学航天工程系
上海宇航系统工程研究所
出处
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第3期389-398,共10页
基金
上海市优秀学科带头人计划(14XD1423300)资助~~
文摘
针对垂直起降可重复使用运载火箭子级返回着陆问题,提出一种高精度快速轨迹优化算法.算法将凸化技术与伪谱离散方法有机结合,将非凸、非线性优化问题转化为凸优化问题,进而充分利用凸优化求解快速性、收敛确定性以及伪谱法离散精度高的理论基础.在优化精度方面,建立了高保真优化模型,分析了发动机开机/终端时刻值设计对轨迹最优性的影响;采用flip-Radau谱法对连续最优控制问题进行离散,并利用伪谱法的独特离散时域映射,将开机和终端时刻设计为特殊控制变量,提高了优化结果的精度和最优性.在快速性方面,为利用凸优化方法求解非凸问题,基于一种新的信赖域更新策略,提出了改进序列凸化算法,减少了算法迭代次数,提高了算法收敛性能.数值实验验证了算法的有效性.高精度的优化结果和较高的计算速度,使得算法具有发展为在线最优制导方法的潜力.
关键词
可重复使用火箭
快速
轨迹
优化
凸
优化
伪谱法离散
信赖域更新
精确软着陆
Keywords
reusable rockets
rapid trajectory optimization
convex optimization
pseudospectral discretization
trustregion update
precision soft landing
分类号
V448.1 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
下载PDF
职称材料
题名
基于RRT-GPM两阶策略的导弹编队协同突防最优轨迹快速设计
被引量：
4
2
作者
黄荣
崔乃刚
韦常柱
王劲博
黄盘兴
机构
哈尔滨工业大学航天学院
航天科技集团运载火箭研究院
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2015年第3期356-362,共7页
基金
国家自然科学基金项目(61403100)
中央高校基本科研业务费专项基金项目(HIT.NSRIF.2015037)
文摘
为了提高导弹编队的自主飞行能力,在考虑弹间协同相对运动关系(通信、避碰、探测)和突防硬/软约束的情况下,对弹群的多约束快速轨迹优化问题进行了研究。针对高斯伪谱法初值确定困难和快速搜索随机树法结果曲折不寻优难以满足动力学约束的不足,通过对高斯伪谱法快速性的分析和初值选取方法的研究,提出了快速搜索随机树+高斯伪谱法两阶快速轨迹优化策略,充分利用快速搜索随机树法的全空间搜索能力为高斯伪谱法提供寻优初始值,同时利用高斯伪谱法的快速性和最优性对快速搜索随机树法的结果进行平滑和进一步寻优,从而快速获得最优的弹群飞行轨迹。领-从弹编队飞行模式下的仿真结果表明,两阶策略能够快速获得满足各种约束的弹群最优飞行轨迹,优化时间约为单独高斯伪谱法所需时间的20%左右,很大程度上提高了轨迹优化的快速性和准确性,并且证明了不同约束条件对优化速度和优化结果的影响。
关键词
导弹编队
快速
轨迹
优化
高斯伪谱法
快速
搜索随机树
两阶
优化
策略
Keywords
missile formation
rapid trajectory optimization
Gauss pseudospectral method
rapidly-exploring random tree
two-stage optimization strategy
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
下载PDF
职称材料
题名
月球探测器VTVL避障轨迹快速凸优化
被引量：
2
3
作者
王俊
赵党军
孔春阳
机构
中南大学航空航天学院
出处
《航天控制》
CSCD
北大核心
2020年第5期10-16,共7页
基金
国家重点研发计划项目(2018YFC0810202)。
文摘
针对月球探测器在有月面地形障碍时的垂直起飞-垂直降落(Vertical Takc-off Vertical Landing,VTVL)飞行轨迹优化问题,基于凸优化方法提出一种避障轨迹优化算法。首先考虑没有地形障碍约束时的VTVL轨迹优化问题,利用无损凸化技术将其转化为凸优化问题,快速求解获得初始轨迹,在此基础上,利用凸的椭球面将地形障碍转化为避障约束,并基于初始轨迹对该约束进行线性化处理,形成序列凸优化问题进行求解。数值计算结果表明,本文所提方法能快速高效求解具有地形障碍约束的VTVL避障轨迹优化问题。
关键词
凸
优化
避障
月球探测器
快速
轨迹
优化
Keywords
Convex optimization
Obstacle avoidance
Lunar rover
Rapid trajectory optimization
分类号
V448.21 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
下载PDF
职称材料
题名
基于轨迹优化的高速飞行器先进制导方法研究
被引量：
1
4
作者
佘智勇
柳青
杨志红
机构
北京机电工程研究所
出处
《战术导弹技术》
2013年第4期70-76,共7页
文摘
对国外飞行器上升段制导方案进行了详细对比分析,指出了具有实时更新能力的制导算法是未来制导体制的发展趋势,针对飞行器模型高度不确定性所引起的制导误差,提出了带有安全终止机制的先进制导方法,给出了其实现流程、相关难点问题及相应的解决方案,建立了飞行器上升段仿真模型。仿真结果表明,基于快速轨迹优化的先进制导方法能够显著改善飞行器的飞行品质,算法运行高效、可靠。
关键词
快速
轨迹
优化
制导
大气层内
Keywords
rapid trajectory optimization
guidance
endo-atmosphere
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
原文传递
题名
基于改进序列凸化的再入飞行器快速轨迹优化
5
作者
王劲博
陈洪波
机构
中山大学系统科学与工程学院
出处
《战术导弹技术》
北大核心
2020年第5期85-92,156,共9页
基金
中央高校基本科研业务费(191gpy288)。
文摘
针对高超声速飞行器再入快速轨迹优化问题,提出一种改进的序列凸化方法,得到了非线性过程约束的新的近似凸化形式。通过不等式约束两侧取自然对数等变换方法,将动压和热流密度约束转化为二阶锥约束和线性约束的组合,在凸化的同时保留了原约束部分非线性特性,进而可改善序列凸化算法的收敛性能及其解的局部性。同时,变换的近似约束组合具有明确的物理意义。数值仿真验证了改进序列凸化方法的有效性及其在收敛性能上的提升,该方法可为未来空天飞行器在线轨迹优化提供一定参考。
关键词
再入飞行器
快速
轨迹
优化
凸
优化
过程约束
改进序列凸化
Keywords
entry vehicle
rapid trajectory optimization
convex optimization
path constraints
improved successive convexification
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
火箭返回着陆问题高精度快速轨迹优化算法
王劲博
崔乃刚
郭继峰
徐大富
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
22
下载PDF
职称材料
2
基于RRT-GPM两阶策略的导弹编队协同突防最优轨迹快速设计
黄荣
崔乃刚
韦常柱
王劲博
黄盘兴
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2015
4
下载PDF
职称材料
3
月球探测器VTVL避障轨迹快速凸优化
王俊
赵党军
孔春阳
《航天控制》
CSCD
北大核心
2020
2
下载PDF
职称材料
4
基于轨迹优化的高速飞行器先进制导方法研究
佘智勇
柳青
杨志红
《战术导弹技术》
2013
1
原文传递
5
基于改进序列凸化的再入飞行器快速轨迹优化
王劲博
陈洪波
《战术导弹技术》
北大核心
2020
0
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