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基于高斯伪谱法的高超声速飞行器轨迹优化与跟踪控制 被引量:6
1
作者 陶超 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期865-872,879,共9页
针对复杂的非线性,多约束(状态约束、控制量约束、边界约束和路径约束等)的高超声速上升段质点动力学模型,基于高斯伪谱法对高超声速飞行器上升段轨迹进行优化设计,再以轨迹优化中得到的最优控制量作为参考指令,针对高超声速飞行器纵向... 针对复杂的非线性,多约束(状态约束、控制量约束、边界约束和路径约束等)的高超声速上升段质点动力学模型,基于高斯伪谱法对高超声速飞行器上升段轨迹进行优化设计,再以轨迹优化中得到的最优控制量作为参考指令,针对高超声速飞行器纵向非线性刚体动力学模型,结合非线性动态逆方法与PD控制方法对最优参考指令进行跟踪控制。仿真结果表明,基于非线性动态逆方法的PD控制器对高超声速飞行器上升段燃料消耗最小的最优轨迹能够精确地跟踪控制,同时得到更加直接的最优舵面偏转规律。 展开更多
关键词 高斯伪谱法 高超声速飞行器 轨迹优化跟踪 非线性动态逆
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考虑航路点的飞行器再入轨迹优化与仿真 被引量:3
2
作者 宋超 黎志强 刘旭 《航空计算技术》 2019年第1期19-23,共5页
针对高超声速飞行器再入过程中存在航路点约束的问题,采用高斯伪谱法(GPM)求解了飞行器存在航路点约束的最优再入轨迹。给出了飞行器再入轨迹优化问题模型,并将航路点设为内点约束,选取总体飞行时间最短为最优性能指标,攻角和倾斜角作... 针对高超声速飞行器再入过程中存在航路点约束的问题,采用高斯伪谱法(GPM)求解了飞行器存在航路点约束的最优再入轨迹。给出了飞行器再入轨迹优化问题模型,并将航路点设为内点约束,选取总体飞行时间最短为最优性能指标,攻角和倾斜角作为控制量,终端状态受到位置和速度的约束。采用GPM将再入轨迹优化问题转换离散化为非线性规划问题,选取在各高斯点上的状态和控制变量作为优化参数。利用适合求解大型非线性规划问题的SNOPT软件包对参数最优化问题进行求解,得到再入的最优轨迹。仿真结果表明,采用方法得到的再入轨迹准确经过航路点上空,且再入过程各状态满足约束条件。 展开更多
关键词 轨迹优化 航路点 再入 高斯伪谱
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基于高斯伪谱法的有控火箭弹弹道优化方法 被引量:5
3
作者 沈冠军 冯顺山 曹红松 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2015年第4期109-112,117,共5页
为了解决有控火箭弹弹道优化问题,文中提出一种基于Gauss伪谱法的弹道优化设计方法。首先在纵向飞行平面内建立火箭弹运动模型,将运动过程等效为路径约束,以飞行始末状态为边界约束条件,建立起有控火箭弹弹道优化模型。基于Gauss伪谱法... 为了解决有控火箭弹弹道优化问题,文中提出一种基于Gauss伪谱法的弹道优化设计方法。首先在纵向飞行平面内建立火箭弹运动模型,将运动过程等效为路径约束,以飞行始末状态为边界约束条件,建立起有控火箭弹弹道优化模型。基于Gauss伪谱法将弹道优化问题转化成一系列非线性规划问题并以序列二次规划法求解。最后以某型火箭弹射程为优化指标进行仿真,经优化后在保持飞行稳定的前提下弹道射程明显增加,表明文中所提出的优化设计方法可有效地对弹道进行优化,并且具有收敛速度快的特点。 展开更多
关键词 高斯伪谱法 有控火箭弹 弹道优化
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一种超音速火箭靶弹程序角优化方法研究 被引量:4
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作者 沈冠军 冯顺山 曹红松 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期644-652,共9页
针对方案制导超音速火箭靶弹平飞段供靶性能优化问题,提出了一种俯仰程序角优化方法。考虑靶弹弹道始末端点约束及平飞段性能约束,在火箭靶弹纵向飞行平面内建立起俯仰程序角优化设计模型。基于Gauss伪谱法将飞行过程约束转化成对俯仰... 针对方案制导超音速火箭靶弹平飞段供靶性能优化问题,提出了一种俯仰程序角优化方法。考虑靶弹弹道始末端点约束及平飞段性能约束,在火箭靶弹纵向飞行平面内建立起俯仰程序角优化设计模型。基于Gauss伪谱法将飞行过程约束转化成对俯仰程序角的约束,将最优控制问题转换为对俯仰程序角的非线性规划问题;利用序列二次规划算法求解。仿真结果表明,该方法能够快速获取最优俯仰程序角,并且具有良好的鲁棒性,为实际工程设计提供参考。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 超音速靶弹 平飞弹道 程序角优化 gauss伪谱法
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复杂约束条件下的再入轨迹迭代求解方法 被引量:2
5
作者 张梦樱 唐乾刚 +2 位作者 韩小军 张青斌 葛健全 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1015-1023,共9页
针对复杂非线性约束条件下,高超声速飞行器再入轨迹优化问题强非线性、多阶段、多约束的特点,提出了一种基于Gauss伪谱法的逐步添加约束的迭代求解方法。完善了规则形状禁飞区约束建模,提出更切实际的禁飞区模型以适应不同任务需求;提... 针对复杂非线性约束条件下,高超声速飞行器再入轨迹优化问题强非线性、多阶段、多约束的特点,提出了一种基于Gauss伪谱法的逐步添加约束的迭代求解方法。完善了规则形状禁飞区约束建模,提出更切实际的禁飞区模型以适应不同任务需求;提出逐步添加约束的迭代求解框架,该框架从解构复杂约束入手,由简至繁逐步添加约束并迭代求解逼近原复杂问题的解;以时间最短为优化目标,对考虑驻点热流密度、过载、动压和禁飞区等多约束的条件下的轨迹优化问题进行仿真计算。仿真结果验证了该算法的正确性、有效性和较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 航空、航天科学技术基础学科 轨迹优化 最优控制 禁飞区约束 再入 gauss伪谱法
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Flight strategy optimization for high-altitude long-endurance solar-powered aircraft based on Gauss pseudo-spectral method 被引量:17
6
作者 Shaoqi WANG Dongli MA +2 位作者 Muqing YANG Liang ZHANG Guanxiong LI 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第10期2286-2298,共13页
Solar-powered aircraft have attracted great attention owing to their potential for longendurance flight and wide application prospects.Due to the particularity of energy system,flight strategy optimization is a signif... Solar-powered aircraft have attracted great attention owing to their potential for longendurance flight and wide application prospects.Due to the particularity of energy system,flight strategy optimization is a significant way to enhance the flight performance for solar-powered aircraft.In this study,a flight strategy optimization model for high-altitude long-endurance solar-powered aircraft was proposed.This model consists of three-dimensional kinematic model,aerodynamic model,energy collection model,energy store model and energy loss model.To solve the nonlinear optimal control problem with process constraints and terminal constraints,Gauss pseudo-spectral method was employed to discretize the state equations and constraint equations.Then a typical mission flying from given initial point to given final point within a time interval was considered.Results indicate that proper changes of the attitude angle contribute to increasing the energy gained by photovoltaic cells.Utilization of gravitational potential energy can partly take the role of battery pack.Integrating these two measures,the optimized flight strategy can improve the final state of charge compared with current constant-altitude constant-velocity strategy.The optimized strategy brings more profits on condition of lower sunlight intensity and shorter daytime. 展开更多
关键词 Battery PACK FLIGHT strategy optimization gauss pseudo-spectral method PHOTOVOLTAIC cell Solar-powered aircraft
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基于伪谱法的翼伞系统归航轨迹容错设计 被引量:17
7
作者 高海涛 张利民 +3 位作者 孙青林 孙明玮 陈增强 亢晓峰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期702-708,共7页
针对翼伞系统在归航过程中,控制电机工作异常致使控制性能发生变化,无法按原有规划轨迹到达目标点的问题,提出一种基于Gauss伪谱法的归航轨迹容错设计方法.首先根据翼伞系统控制特性的不同,分别建立了正常和单电机异常工作状态下的质点... 针对翼伞系统在归航过程中,控制电机工作异常致使控制性能发生变化,无法按原有规划轨迹到达目标点的问题,提出一种基于Gauss伪谱法的归航轨迹容错设计方法.首先根据翼伞系统控制特性的不同,分别建立了正常和单电机异常工作状态下的质点模型,并根据伞形参数确定了两种工作状态下的约束条件和目标函数;其次,利用Gauss伪谱法分别对两种工作状态下轨迹规划的最优控制问题求解,获得翼伞系统不同状态下的最优飞行轨迹.仿真结果表明,在约束情况下,翼伞系统无论在正常和单电机异常工作时都可以顺利到达目标点,获得高精度的飞行轨迹. 展开更多
关键词 gauss伪谱法 翼伞 归航轨迹 容错 容错设计
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应用分层优化法的多协作无人机任务规划方法 被引量:16
8
作者 杨健 董力勇 +1 位作者 王鸿 王龙兴 《指挥与控制学报》 2019年第1期41-46,共6页
应用分层优化法解决多协作式无人机任务规划问题.第一层融合Dubins和B样条曲线规划多无人机执行多任务的航线,估算可能的任务指派产生的消耗,将问题建模为多基地多旅行商问题进行求解以完成任务分配.第二层在为每个无人机确定任务分配... 应用分层优化法解决多协作式无人机任务规划问题.第一层融合Dubins和B样条曲线规划多无人机执行多任务的航线,估算可能的任务指派产生的消耗,将问题建模为多基地多旅行商问题进行求解以完成任务分配.第二层在为每个无人机确定任务分配后应用高斯伪谱法精确规划无人机飞行航迹,为了提高计算效率将融合Dubins曲线和B样条方法规划的无人机航线作为航迹规划的初始解.仿真实验表明了应用分层优化的任务规划方法的有效性. 展开更多
关键词 多无人机 B-样条 Dubins曲线 高斯伪谱法
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编队卫星相对轨道与姿态一体化耦合控制 被引量:15
9
作者 吴云华 曹喜滨 +2 位作者 张世杰 邢艳军 郑鹏飞 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期13-20,共8页
采用单个连续小推力推力器以及反作用飞轮作为执行机构的编队卫星相对轨道与姿态耦合控制问题。采用单个连续小推力推力器时,相对轨道控制推力作用时间较长,同时在任意时刻或一段时间内推力矢量不能指向空间任意方向,且其依赖于卫星当... 采用单个连续小推力推力器以及反作用飞轮作为执行机构的编队卫星相对轨道与姿态耦合控制问题。采用单个连续小推力推力器时,相对轨道控制推力作用时间较长,同时在任意时刻或一段时间内推力矢量不能指向空间任意方向,且其依赖于卫星当前姿态和姿态机动能力;一些编队任务对姿态确定精度有较高要求,为了能够提供较高的姿态测量精度,星敏感器应避免对准太阳,因此姿态动力学的非凸性和非线性使得编队耦合控制问题进一步复杂化。考虑以上约束,采用高斯伪谱法把连续控制问题直接转换成离散形式非线性规划问题。最后以双星编队队形初始化最优控制为例进行数学仿真,结果表明了该方法的有效性和实用性。 展开更多
关键词 编队飞行 耦合动力学 燃料最优 高斯伪谱法
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高空太阳能无人机三维航迹优化 被引量:12
10
作者 王少奇 马东立 +1 位作者 杨穆清 张良 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期936-943,共8页
为提升高空太阳能无人机的飞行性能和载荷能力,综合考虑无人机运动状态和能量获取、存储、消耗之间的耦合关系,建立了三维航迹优化模型。采用高斯伪谱法在离散点上近似状态变量和控制变量,且在一系列配点上满足动力学方程的约束,将最优... 为提升高空太阳能无人机的飞行性能和载荷能力,综合考虑无人机运动状态和能量获取、存储、消耗之间的耦合关系,建立了三维航迹优化模型。采用高斯伪谱法在离散点上近似状态变量和控制变量,且在一系列配点上满足动力学方程的约束,将最优控制问题转化为非线性规划问题。针对典型的点到点飞行任务开展了航迹优化,并与常规定高定速航迹进行了对比。结果表明:通过调整飞行姿态,可以使高空太阳能无人机的净吸收能量提高9. 2%;综合调整飞行姿态和改变飞行高度两种措施可以获得更大的能量优势,使储能电池剩余电量提高18. 8%。 展开更多
关键词 太阳能无人机 航迹优化 太阳能电池 储能电池 高斯伪谱法
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面向多目标侦察任务的无人机航线规划 被引量:11
11
作者 杜云 贾慧敏 +1 位作者 邵士凯 郝菁 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期1191-1198,共8页
针对无人机执行多目标侦察任务的航线规划问题,提出一种改进粒子群算法结合高斯伪谱法的分层航线规划方法.设计改进粒子群算法进行航线预规划,针对传统粒子群优化算法收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,通过引入混沌映射初始化和自适应... 针对无人机执行多目标侦察任务的航线规划问题,提出一种改进粒子群算法结合高斯伪谱法的分层航线规划方法.设计改进粒子群算法进行航线预规划,针对传统粒子群优化算法收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,通过引入混沌映射初始化和自适应参数调整策略,加快算法收敛速度,提升解的最优性.在此基础上,结合最短路求解策略,完成对侦察任务的时序排列,得到可执行的最优侦察任务方案,进而为提升侦察航线的精确性和可控性,基于高斯伪谱法进行航线再规划.引入航线预规划结果作为初值猜测,进一步提升算法的效率和准确性.最后在复杂环境下进行无人机侦察航线仿真分析,结果表明所设计算法能够快速生成任务执行方案与高精度侦察航线,符合军事无人机执行侦察任务的工程应用. 展开更多
关键词 无人机 航线规划 粒子群算法 图论 高斯伪谱法
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基于高斯伪谱法的翼伞系统复杂多约束轨迹规划 被引量:9
12
作者 罗淑贞 孙青林 +3 位作者 檀盼龙 陶金 贺应平 罗浩文 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期215-225,共11页
翼伞系统在实际环境中飞行时易受到风场以及地形环境等复杂干扰的影响,无法精确归航,控制难度较大。针对该问题,提出了一种针对复杂多约束条件的翼伞系统的最优控制轨迹规划方法,可同时实现翼伞系统在复杂环境下逆风对准、精确着陆以及... 翼伞系统在实际环境中飞行时易受到风场以及地形环境等复杂干扰的影响,无法精确归航,控制难度较大。针对该问题,提出了一种针对复杂多约束条件的翼伞系统的最优控制轨迹规划方法,可同时实现翼伞系统在复杂环境下逆风对准、精确着陆以及控制量全局最优的控制目标。首先,建立了风场干扰下的翼伞系统模型;然后,通过引入地形环境曲面,将复杂环境转化为实时路径约束,将轨迹着陆偏差以及逆风雀降转化为终端约束,并考虑控制量消耗最小为目标函数,以此将复杂环境下的翼伞系统的轨迹优化转化为一系列非线性的带有复杂约束的最优控制问题;最后,采用高斯伪谱法将多约束最优控制问题转化为易于求解的非线性规划问题。通过设立3组复杂环境仿真实例和实验验证,表明本文方法使翼伞系统在多种较恶劣的复杂环境中有效应对多类约束条件,规划出控制量全局最优的可行轨迹。与已有的混沌粒子群优化算法相比,本文方法具有较好的最优性和较高的精度。 展开更多
关键词 翼伞系统 复杂多约束 高斯伪谱法 最优控制 轨迹规划
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基于混合优化的运载器大气层内上升段轨迹快速规划方法 被引量:7
13
作者 崔乃刚 黄盘兴 +2 位作者 路菲 黄荣 韦常柱 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1915-1923,共9页
针对运载器大气层内的最优轨迹快速规划问题,提出一种将求解最优控制问题的间接法与直接法相结合的混合优化方法。首先,基于最优控制问题的一阶必要条件,将运载器大气层内的三维最优上升问题转化为Hamiltonian两点边值问题;然后,采用直... 针对运载器大气层内的最优轨迹快速规划问题,提出一种将求解最优控制问题的间接法与直接法相结合的混合优化方法。首先,基于最优控制问题的一阶必要条件,将运载器大气层内的三维最优上升问题转化为Hamiltonian两点边值问题;然后,采用直接法中能以较少的节点获得较高求解精度的Gauss伪谱法进行求解,提高算法的求解效率;最后,采用真空解析解初值及密度同伦技术,解决初值猜测与算法收敛困难的问题。仿真结果表明,混合优化算法能够准确、快速地对运载器大气层内的最优上升轨迹问题进行求解,并在计算精度与效率上均优于间接法,可应用于运载器的轨迹在线规划与闭环制导。 展开更多
关键词 运载器 大气层内 轨迹规划 间接法 gauss伪谱法 混合优化
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舰载机拦阻系统动力学建模与控制 被引量:7
14
作者 周建斌 金栋平 张澍森 《动力学与控制学报》 2009年第4期352-357,共6页
提出了一种液压吸能和滑轮机构相结合的舰载机拦阻系统模型,然后建立了计入拦阻索弹性的拦阻系统非线性动力学模型.基于高斯伪谱方法获得了舰载机拦阻过程的最优控制轨迹,并应用线性二次型最优控制跟踪该最优轨迹,数值结果验证了该方法... 提出了一种液压吸能和滑轮机构相结合的舰载机拦阻系统模型,然后建立了计入拦阻索弹性的拦阻系统非线性动力学模型.基于高斯伪谱方法获得了舰载机拦阻过程的最优控制轨迹,并应用线性二次型最优控制跟踪该最优轨迹,数值结果验证了该方法的可行性,最后讨论了空气阻力与甲板摩擦力对控制过程的影响. 展开更多
关键词 拦阻系统 非线性动力学 高斯伪谱方法 最优控制
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一种翻滚非合作航天器抵近绕飞避障轨迹规划和跟踪控制方法 被引量:7
15
作者 黄宇嵩 田栋 +2 位作者 李洪珏 焦荣惠 李斐 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2021年第3期1-8,共8页
针对空间无人在轨服务任务中翻滚非合作航天器抵近、绕飞和避障问题,在目标特征部位本体坐标系,建立了轨道和姿态相对运动模型.设计了抵近和绕飞策略,以抵近轨迹的燃料和时间最优为目标函数,考虑规避障碍物情况,结合动力学和路径等约束... 针对空间无人在轨服务任务中翻滚非合作航天器抵近、绕飞和避障问题,在目标特征部位本体坐标系,建立了轨道和姿态相对运动模型.设计了抵近和绕飞策略,以抵近轨迹的燃料和时间最优为目标函数,考虑规避障碍物情况,结合动力学和路径等约束条件进行轨迹规划,最后采用高斯伪谱法对连续最优控制问题进行离散转化,对转化后的非线性规划问题进行求解,得出最优路径.同时基于轨道和姿态协同的六自由度轨迹跟踪误差模型,设计了全状态反馈轨迹跟踪控制律,在相对运动姿态和轨道模型的基础上,对控制过程进行了闭环仿真验证,结果表明了姿轨耦合轨迹跟踪控制律的有效性和稳定性. 展开更多
关键词 非合作航天器 抵近绕飞 高斯伪谱法 轨迹规划 轨迹跟踪
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自由下落猫姿态最优控制的混合优化策略 被引量:6
16
作者 易中贵 戈新生 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1390-1397,共8页
研究猫自由下落时的转体运动对探索宇航员在太空失重状态下的空间运动规律具有重要的参考价值.针对猫自由下落时四肢先着地现象的姿态最优控制问题,提出一种由Gauss伪谱法求解可行解与直接打靶法求解最优精确解相结合的混合优化策略.首... 研究猫自由下落时的转体运动对探索宇航员在太空失重状态下的空间运动规律具有重要的参考价值.针对猫自由下落时四肢先着地现象的姿态最优控制问题,提出一种由Gauss伪谱法求解可行解与直接打靶法求解最优精确解相结合的混合优化策略.首先,根据猫在自由下落过程中的角动量守恒原理,推导出简化后的两对称刚体系统的非完整姿态运动方程;然后基于Gauss伪谱法将此无漂移系统的姿态非完整运动规划问题离散为非线性规划问题,并在不考虑实际性能指标函数的条件下利用序列二次规划算法求解此非线性规划问题在较少节点时对应的控制变量可行解,再通过三次样条插值获取较多节点时的控制变量值;最后基于直接打靶法将插值得到的控制值作为序列二次规划算法的初始猜测值,从而求解得到最优的控制输入,再代入系统姿态运动方程,通过数值积分得到落体猫的转体姿态运动曲线.通过数值仿真,求解得到的姿态运动曲线是光滑的,能以较高的精度到达预定的目标姿态;最优控制输入也能满足预先设计的零边界控制要求以及最大控制要求;结果表明了此混合优化策略具有较强的鲁棒性和有效性. 展开更多
关键词 自由落体猫 gauss 伪谱法 直接打靶法 最优控制
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一种高超声速滑翔式导弹轨迹优化方法
17
作者 刘仲信 苗昊春 +3 位作者 皇甫逸伦 李雅君 高登巍 付博 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第3期35-42,共8页
以高斯伪谱法为基础,考虑多段多复杂约束,提出了一种面向突防任务需求,通过罚函数法处理非全程飞行高度与飞行攻角约束的高超声速滑翔式导弹轨迹优化方法。通过仿真结果可以看出,初始状态约束、控制约束、过程约束与终端状态约束均得到... 以高斯伪谱法为基础,考虑多段多复杂约束,提出了一种面向突防任务需求,通过罚函数法处理非全程飞行高度与飞行攻角约束的高超声速滑翔式导弹轨迹优化方法。通过仿真结果可以看出,初始状态约束、控制约束、过程约束与终端状态约束均得到了有效控制,且罚函数法处理突防任务段约束相较于常规分段约束法在约束量收束方面更具备优势,能够为后续设计工作保留更多的余量。此外,仿真结果还验证了该方法在不同射程、不同发射点高度和目标点高度条件下的有效覆盖能力。 展开更多
关键词 高斯伪谱法 性能指标 罚函数 轨迹优化
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基于伪谱拼接法的自动泊车路径规划 被引量:5
18
作者 甘能 赵克刚 +2 位作者 裴锋 郭泉成 刘素芬 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2019年第4期26-31,共6页
在局促环境下自动泊车路径规划是自动泊车研究的难点。基于Gauss伪谱法开展智能车入库的路径规划研究,首先使用P-Norm函数刻画出车库位置和车辆边界,然后根据车库和车辆位置添加边界约束,并融合车辆运动学约束构建泊车路径规划控制模型... 在局促环境下自动泊车路径规划是自动泊车研究的难点。基于Gauss伪谱法开展智能车入库的路径规划研究,首先使用P-Norm函数刻画出车库位置和车辆边界,然后根据车库和车辆位置添加边界约束,并融合车辆运动学约束构建泊车路径规划控制模型,将最优控制问题转化为非线性规划问题(NLP),运用序列二次规划法进行求解。仿真实验结果显示:Gauss伪谱法能对狭窄空间内多阶段泊车进行整体求解,证明了该方法的可行性。 展开更多
关键词 gauss伪谱法 自动泊车 路径规划 最优控制
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基于Gauss伪谱法的高空飞行器再入段轨迹优化对传热效应的影响分析
19
作者 邵嘉健 薛鹏飞 《导弹与航天运载技术(中英文)》 CSCD 北大核心 2023年第1期11-15,共5页
基于Gauss伪谱法和二阶有限差分(Gauss Pseudospectral Method,GPM),研究了再入过程中高速飞行器的传热问题,并依据最内温层升温最小的目的进行飞行轨迹的数值优化。主要思路:构造传热分析模型,并依据传热方程构造每一温层的传热微分方... 基于Gauss伪谱法和二阶有限差分(Gauss Pseudospectral Method,GPM),研究了再入过程中高速飞行器的传热问题,并依据最内温层升温最小的目的进行飞行轨迹的数值优化。主要思路:构造传热分析模型,并依据传热方程构造每一温层的传热微分方程;将各温层微分方程以及动力学微分方程作为伪谱法中的微分方程约束条件代入,进行轨迹数值优化设计;利用少量LG点构造拉格朗日多项式,再通过一维插值获得大量LG点的值,获得更高精度的拟合结果曲线。以某高超声速飞行器为对象用本方法进行数值计算,结果验证了方法具有一定的可行性。 展开更多
关键词 gauss伪谱法 传热分析模型 轨迹优化设计
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RLV应急再入轨迹规划问题的动态伪谱法求解 被引量:4
20
作者 呼卫军 周军 +1 位作者 常晶 卢青 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1255-1261,共7页
针对可重复使用运载器(RLV)的应急轨迹规划问题,提出了动态伪谱法,实现了目标变更与能力下降情况下的轨迹重构。该方法将应急轨道规划问题转换为动态全局规划问题,基于Legendre-Gauss-Lobatto伪谱法进行了连续最优问题的离散化处理,推... 针对可重复使用运载器(RLV)的应急轨迹规划问题,提出了动态伪谱法,实现了目标变更与能力下降情况下的轨迹重构。该方法将应急轨道规划问题转换为动态全局规划问题,基于Legendre-Gauss-Lobatto伪谱法进行了连续最优问题的离散化处理,推导了连续Bolza问题与离散化谱方法的一致性,并基于拉格朗日算子进行了性能指标优化。考虑到非连续最优解的收敛困难,给出了高效的初始配点和动态规划算法。最终的仿真结果表明所提出方法可有效实现再入轨迹重构,适应气动力系统20%的拉偏,且终端约束精度小于10 m。 展开更多
关键词 应急再入 可重复使用运载器 高斯伪谱法 在线规划
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