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一种基于伪谱法的助推-补能跳跃滑翔轨迹优化方法
1
作者 雍恩米 魏桐 +2 位作者 刘深深 陈琦 余婧 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期893-902,共10页
针对大气层边缘补能-跳跃滑翔运动,建立了一种助推-补能跳跃滑翔全程空间运动模型以及补能滑翔段无量纲运动方程。提出了一种基于Gauss伪谱法的动态分段串行优化策略,可对助推段俯仰程序角、补能-跳跃滑翔段飞行攻角、倾侧角以及补能时... 针对大气层边缘补能-跳跃滑翔运动,建立了一种助推-补能跳跃滑翔全程空间运动模型以及补能滑翔段无量纲运动方程。提出了一种基于Gauss伪谱法的动态分段串行优化策略,可对助推段俯仰程序角、补能-跳跃滑翔段飞行攻角、倾侧角以及补能时刻等轨迹控制变量进行求解,实现含连续/离散控制变量的轨迹优化一体化设计。分别对助推-补能跳跃滑翔和助推-拟平衡滑翔轨迹优化开展仿真,验证了针对补能-跳跃滑翔轨迹的分段串行优化策略的有效性,同时分析了相同助推规模和飞行器质量条件下,补能跳跃轨迹相较拟平衡滑翔轨迹在增大飞行时间、航程和机动过载能力上更具优势。 展开更多
关键词 补能-跳跃滑翔 GAUSS伪谱法 轨迹优化 拟平衡滑翔 突防
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基于弱稳定边界理论的低能地月转移轨道设计
2
作者 李宸硕 田百义 +2 位作者 王义宇 张泽旭 徐田来 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1135-1145,共11页
针对弱稳定边界轨道求解困难、模型复杂、对初值的敏感程度较高等问题,提出了一种基于弱稳定边界的地月低能转移轨道设计方法,通过一种双层优化算法求解流形拼接问题,实现航天器低能地月转移。首先计算地月L2点Halo轨道及不变流形;随后... 针对弱稳定边界轨道求解困难、模型复杂、对初值的敏感程度较高等问题,提出了一种基于弱稳定边界的地月低能转移轨道设计方法,通过一种双层优化算法求解流形拼接问题,实现航天器低能地月转移。首先计算地月L2点Halo轨道及不变流形;随后将其与日地系统Halo轨道的不变流形进行拼接,计算离散流形拼接点,根据离散流形拼接点的速度和位置选择优化初值;最后建立流形拼接的优化模型,优化求解得到双圆限制性四体模型下的转移轨道。仿真结果表明,该轨道设计方法转移所需的能量较低,并满足多种约束条件,可为未来地月探测低能轨道设计提供参考。 展开更多
关键词 弱稳定边界理论 地月低能转移轨道 不变流形拼接 双层优化
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拦截高超声速飞行器的微分对策制导律
3
作者 杜雪松 张东俊 诸葛浩 《航天控制》 CSCD 2024年第3期29-34,共6页
针对目前高超声速飞行器难以拦截的问题,提出了微分对策制导律。首先,建立了三维空间两方空中对抗模型,提出了最优性能指标,根据状态依赖指标得到的实时更新的Riccati方程进行最优策略的实时解算。分别采用了较为精确的Schur法和近似计... 针对目前高超声速飞行器难以拦截的问题,提出了微分对策制导律。首先,建立了三维空间两方空中对抗模型,提出了最优性能指标,根据状态依赖指标得到的实时更新的Riccati方程进行最优策略的实时解算。分别采用了较为精确的Schur法和近似计算但速度较快的θ-D法求解Riccati方程,得到了两种微分对策制导律。在目标蛇形机动作战情景下对传统比例导引法和微分对策法进行仿真分析。比较性能指标,得出微分对策法在面对高速机动目标时效果优于比例导引法的结论。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 空中对抗 微分对策 RICCATI方程
原文传递
关于最佳轨道引论(48)
4
作者 竺雪君 竺苗龙 《青岛大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第2期1-2,14,共3页
完善了文献[1]中的一些结论。
关键词 火箭 轨道 火星
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Trajectory Design and Flight Result of Gravity-1 Launch Vehicle
5
作者 FAN Shaobing ZHANG Chi +3 位作者 ZHANG Jie XU Guoguang HUANG Shuai BU Xiangwei 《Aerospace China》 2024年第1期34-39,共6页
Gravity-1(YL-1) launch vehicle completed its maiden flight from the Yellow Sea near Haiyang City, Shandong Province, on January 11, 2024, this mission successfully launched three Yunyao satellites into their 500 km or... Gravity-1(YL-1) launch vehicle completed its maiden flight from the Yellow Sea near Haiyang City, Shandong Province, on January 11, 2024, this mission successfully launched three Yunyao satellites into their 500 km orbit. The YL-1 has a performance of 4.2 tons for 500 km sun-synchronous orbit and 6.5 tons for low Earth orbit. The success of YL-1 has further enriched China's launch vehicle spectrum, and will facilitate the launch of medium and large satellites and satellite constellations. In this paper, the flight ballistic solution of YL-1 is introduced. The flight trajectory consists of seven flight segments. The trajectory design comprehensively considered the characteristics and safety requirements of the vehicle to achieve effective utilization of the performance. Through comparative analysis of the flight trajectory and the predicted trajectory, the result confirmed that the flight trajectory was consistent with the design results, the design methodology was correct, and the flight test met the expected requirements. Subsequently, the vehicle will be employed for commercial application launch services. 展开更多
关键词 trajectory design Gravity-1 launch vehicle sea launch
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含滑行时间约束的真空段弹道设计研究
6
作者 胡冬生 刘楠 +2 位作者 童科伟 李烁 张皓 《宇航总体技术》 2023年第1期14-20,共7页
由于动力系统及测控资源的约束,工程中存在着末级两次点火但滑行时间受限的运载火箭真空段弹道设计问题。基于线性引力场的假设,引入含滑行时间约束的切换条件,从而将含固定滑行时长的弹道优化问题转换成对两点边值问题的迭代求解和对... 由于动力系统及测控资源的约束,工程中存在着末级两次点火但滑行时间受限的运载火箭真空段弹道设计问题。基于线性引力场的假设,引入含滑行时间约束的切换条件,从而将含固定滑行时长的弹道优化问题转换成对两点边值问题的迭代求解和对运动方程的积分,并通过多个算例仿真验证了该方法的正确性和有效性。同时,研究了迭代过程中滑行段不同弹道预报方法对弹道设计的影响,结果显示较高的预报精度可以获得更优的弹道设计结果。该方法提供了一种新的弹道设计思路,在总体方案论证或初步设计阶段可以替代传统设计方法,以有效提升弹道设计效率,优化火箭方案。 展开更多
关键词 滑行时间约束 切换条件 两点边值问题 弹道设计
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基于鲁棒精确微分器的分数阶滑模制导律设计
7
作者 陆浩然 郑伟 常晓华 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期175-183,共9页
针对具有碰撞角约束的机动目标拦截问题,提出一种有限时间收敛的分数阶终端滑模制导律。首先,建立二维平面的导弹目标相对运动模型。其次,分别选择分数阶滑模面和分数阶趋近律,设计分数阶终端滑模制导律,并对制导系统的有限时间稳定性... 针对具有碰撞角约束的机动目标拦截问题,提出一种有限时间收敛的分数阶终端滑模制导律。首先,建立二维平面的导弹目标相对运动模型。其次,分别选择分数阶滑模面和分数阶趋近律,设计分数阶终端滑模制导律,并对制导系统的有限时间稳定性进行了证明。同时,为准确获得目标机动信息,提出一种基于鲁棒精确微分器的目标机动加速度估计方法,对制导律进行补偿。最后,通过与相关制导律的对比仿真,验证了所提分数阶终端滑模制导律具有较高的制导精度,同时可有效抑制滑模抖振。 展开更多
关键词 微分器 分数阶微积分 滑模控制 制导律 有限时间
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基于零控脱靶量的大气层外拦截中制导方法研究
8
作者 赵蒙 端军红 +2 位作者 王明宇 殷双斌 鲁娜 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期538-545,共8页
针对大气层外拦截器在中制导结束后还需要长时间无控飞行的情况,基于零控脱靶量思想采用最优控制理论,对拦截器和目标的相对运动关系进行了理论推导,以脱靶量和中制导加速度为性能指标,设计了一种拦截器发动机固定推进时间的中制导策略... 针对大气层外拦截器在中制导结束后还需要长时间无控飞行的情况,基于零控脱靶量思想采用最优控制理论,对拦截器和目标的相对运动关系进行了理论推导,以脱靶量和中制导加速度为性能指标,设计了一种拦截器发动机固定推进时间的中制导策略,研究了拦截器制导精度与零控脱靶量预测精度的关系,提出了调节拦截器机动过载大小的实现途径。仿真结果表明,设计的中制导律精度高、可靠性好、形式简单,在脱靶量计算得足够精确时,中制导结束后的零控脱靶量可控制在百米量级内,为拦截器以动能碰撞方式拦截目标创造了优良的末制导条件。 展开更多
关键词 制导律 中制导 拦截器 零控脱靶量
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中型固体运载火箭内外弹道联合优化设计方法研究 被引量:1
9
作者 化金 张艳玲 +2 位作者 王宗强 石宝兰 洪蓓 《宇航总体技术》 2023年第3期9-14,共6页
为了兼顾中型固体运载火箭二级起控环境和运载能力,研究内外弹道联合优化设计方法。研究结果表明:相比于单推力的内弹道形式,Ⅰ级发动机采用“前高后低”双推力的内弹道形式在改善二级起控环境的同时减少运载能力的损失;采用序列二次规... 为了兼顾中型固体运载火箭二级起控环境和运载能力,研究内外弹道联合优化设计方法。研究结果表明:相比于单推力的内弹道形式,Ⅰ级发动机采用“前高后低”双推力的内弹道形式在改善二级起控环境的同时减少运载能力的损失;采用序列二次规划(Sequential Quadratic Programming, SQP)算法可以实现多过程约束多终端约束下的内外弹道联合优化设计。研究成果可为中型固体运载火箭的总体方案论证提供借鉴。 展开更多
关键词 固体运载火箭 内外弹道 联合优化 双推力 序列二次规划
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捆绑火箭全箭动力学特性研究 被引量:35
10
作者 王建民 荣克林 +2 位作者 冯颖川 林红 李双 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期821-826,共6页
捆绑火箭较非捆绑火箭的动力学特征有很大的不同,而以往对捆绑火箭的动力学特征缺少足够的认识,火箭的POGO设计和姿控稳定设计对全箭模态的考虑仍沿用单维的思路。对捆绑火箭全箭动力学特性进行了研究。针对一个典型的捆绑火箭,采用试... 捆绑火箭较非捆绑火箭的动力学特征有很大的不同,而以往对捆绑火箭的动力学特征缺少足够的认识,火箭的POGO设计和姿控稳定设计对全箭模态的考虑仍沿用单维的思路。对捆绑火箭全箭动力学特性进行了研究。针对一个典型的捆绑火箭,采用试验和计算相结合的技术途径,得到了捆绑火箭的动特性。通过对捆绑火箭的模态分布特点进行总结,给出了捆绑火箭横、纵、扭模态相互耦合的特征。提出了捆绑火箭姿控稳定设计和POGO设计必须基于三维模态的思想。 展开更多
关键词 捆绑火箭 结构动力学 有限元 POGO
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基于自抗扰的运载火箭主动减载控制技术 被引量:20
11
作者 杨伟奇 许志 +1 位作者 唐硕 张莹莹 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期130-138,共9页
针对运载火箭穿越大风区的减载控制技术进行研究,首先对攻角反馈和加表反馈2种减载技术进行理论研究和仿真分析,得出2种方案对火箭减载都存在一定的局限性。因此引入自抗扰控制器(ADRC)技术并针对飞行减载控制对其进行改进,一方面通过... 针对运载火箭穿越大风区的减载控制技术进行研究,首先对攻角反馈和加表反馈2种减载技术进行理论研究和仿真分析,得出2种方案对火箭减载都存在一定的局限性。因此引入自抗扰控制器(ADRC)技术并针对飞行减载控制对其进行改进,一方面通过状态观测器将误差补偿引入自抗扰回路;另一方面改进了自抗扰控制器中的控制律,并推导证明了新的控制律下自抗扰控制器抑制风载干扰的能力,给出了控制方程中增益的选择方法。最后以某型液体运载火箭为例在考虑其弹性振动和液体晃动条件下对比了几种方案的减载效果,仿真结果表明改进后的自抗扰控制器使飞控系统抗干扰能力增强,增大了控制律中增益选择范围,有效提高了运载火箭的减载效果,具有很强的工程应用价值。 展开更多
关键词 运载火箭 飞行风载 反馈控制 自抗扰控制器 控制律
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基于物理规划的高超声速飞行器滑翔式再入轨迹优化 被引量:25
12
作者 雍恩米 陈磊 唐国金 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1091-1097,共7页
轨迹优化是新型高超声速滑翔式再入飞行器方案设计的关键技术之一。物理规划方法能够以较低的计算代价获得设计者偏好的多目标优化问题的折中解。基于该方法研究滑翔式再入最优飞行轨迹。首先介绍物理规划方法求解多目标优化问题的数学... 轨迹优化是新型高超声速滑翔式再入飞行器方案设计的关键技术之一。物理规划方法能够以较低的计算代价获得设计者偏好的多目标优化问题的折中解。基于该方法研究滑翔式再入最优飞行轨迹。首先介绍物理规划方法求解多目标优化问题的数学模型,然后将考虑射程最大、热载最小、热流密度峰值最小和弹道最稳定4个目标的再入最优轨迹问题纳入物理规划的框架求解。以某带翼锥形再入飞行器为例,通过计算并分析单目标优化结果,确定具体的偏好结构,采用遗传算法求解了考虑热流、过载、动压和终端条件约束的多目标最优轨迹。优化计算结果验证了物理规划方法的有效性。分析了沿最优轨迹飞行的物理原因和基本迎角控制规律,可为滑翔式再入飞行器的最优轨迹方案设计提供依据。 展开更多
关键词 多目标轨迹优化 物理规划 遗传算法 高超声速飞行器 滑翔式再入
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关于最佳轨道引论(47)
13
作者 竺苗龙 《青岛大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第3期1-3,共3页
完善了文献[1]~[4]中的一些结论。
关键词 火箭 轨道 火星
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基于高斯伪谱方法的再入飞行器预测校正制导方法研究 被引量:39
14
作者 水尊师 周军 葛致磊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1249-1255,共7页
为了提高再入制导的适应性和鲁棒性,提出了一种最优预测校正制导方法。根据伪谱方法将再入动力学微分方程约束转换为代数方程约束,将制导问题转换为不需要积分弹道的最优规划问题,利用Gauss伪谱法收敛速度快、精度高的特点,设计了航路... 为了提高再入制导的适应性和鲁棒性,提出了一种最优预测校正制导方法。根据伪谱方法将再入动力学微分方程约束转换为代数方程约束,将制导问题转换为不需要积分弹道的最优规划问题,利用Gauss伪谱法收敛速度快、精度高的特点,设计了航路点间分段优化的伪谱自适应鲁棒再入制导律,对制导律的特性进行了分析。数值仿真表明,这种再入制导律对于再入点误差不敏感,具有良好的鲁棒性,仿真表明校正时间很短,具有应用于在线制导的潜力。 展开更多
关键词 再入制导 轨迹优化 预测校正 航路制导
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基于组合优化算法的临近空间飞行器轨迹优化 被引量:9
15
作者 晁涛 王松艳 +1 位作者 杨明 王子才 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期183-189,共7页
提出一种临近空间飞行器轨迹优化方法,利用基于支持向量机与遗传算法的组合优化算法,解决多约束条件下的高效轨迹优化问题。首先,建立临近空间飞行器轨迹优化数学模型。然后,通过参数化方法和惩罚函数法将轨迹优化问题转化为约束参数优... 提出一种临近空间飞行器轨迹优化方法,利用基于支持向量机与遗传算法的组合优化算法,解决多约束条件下的高效轨迹优化问题。首先,建立临近空间飞行器轨迹优化数学模型。然后,通过参数化方法和惩罚函数法将轨迹优化问题转化为约束参数优化问题。在此基础上,提出一种求解无约束参数优化问题的组合优化算法,通过支持向量机对遗传过程中产生的种群进行分类,提高基本遗传算法的计算效率,结合轨迹优化数学模型,给出轨迹优化算法。最后,以临近空间飞行器航程最远轨迹优化问题为例,进行数学仿真分析。仿真结果表明,针对给定的算例,文中提出的方法与基于基本遗传算法的轨迹优化方法相比,计算效率显著提高。 展开更多
关键词 临近空间飞行器 轨迹优化 支持向量机 遗传算法
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基于T-H方程的卫星轨迹模型参考输出跟踪控制方法 被引量:14
16
作者 付艳明 李伟 段广仁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期496-502,共7页
当目标卫星沿椭圆轨道运行时,描述追踪星与目标星相对运动的线性化方程为T-H方程。将描述航天器相对运动的T-H方程变换为周期系统的状态空间形式,并给出卫星轨迹跟踪控制问题的数学描述。基于周期系统的参量Lyapunov方法和模型参考跟踪... 当目标卫星沿椭圆轨道运行时,描述追踪星与目标星相对运动的线性化方程为T-H方程。将描述航天器相对运动的T-H方程变换为周期系统的状态空间形式,并给出卫星轨迹跟踪控制问题的数学描述。基于周期系统的参量Lyapunov方法和模型参考跟踪控制理论,提出了卫星轨迹跟踪控制器的设计方法。利用该方法设计了带有收敛速率保障的反馈镇定控制器和具有自由参数的前馈控制器。对追踪星相对目标星悬停任务进行了数值仿真,仿真结果表明提出的控制方案是有效的。 展开更多
关键词 卫星轨迹跟踪 周期系统 模型参考 悬停
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基于RANS/NLAS的火箭跨声速脉动压力环境预示 被引量:11
17
作者 任淑杰 张收运 闫桂荣 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期418-422,共5页
为了快速准确地预示大型火箭结构的脉动压力环境,采用雷诺平均N-S方程(RANS)求解流场、非线性噪声求解方程(NLAS)求解声场相结合的技术途径,数值求解了跨声速阶段火箭表面锥柱肩部、船尾倒锥、裙柱部区典型位置处脉动压力,给出了火箭在... 为了快速准确地预示大型火箭结构的脉动压力环境,采用雷诺平均N-S方程(RANS)求解流场、非线性噪声求解方程(NLAS)求解声场相结合的技术途径,数值求解了跨声速阶段火箭表面锥柱肩部、船尾倒锥、裙柱部区典型位置处脉动压力,给出了火箭在不同马赫数条件下的均方根脉动压力系数、声压级等。结果表明,基于RANS/NLAS方法,并应用两方程非线性k-ε湍流模型、远场吸收边界及壁面函数法,可成功地进行火箭跨声速脉动压力环境的预示;船尾倒锥区的脉动压力环境较锥柱肩部、裙柱部区更为严重,且马赫数为0.9~0.975时,船尾倒锥区的脉动压力环境最为严重;脉动压力能量主要集中在低频(100 Hz附近)。 展开更多
关键词 跨声速流 RANS/NLAS 脉动压力 声压级
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基于冲击响应谱的高速火箭橇滑轨路谱分析 被引量:9
18
作者 董龙雷 张静静 赵建平 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1170-1174,共5页
为了评估高速火箭橇滑轨的平顺性,提出了一种基于轨道动态响应测量进行动态路谱分析的方法.该方法视火箭橇试验系统为橇轨耦合系统,以滑轨的动态响应作为火箭橇的基础激励条件,通过分析冲击响应谱获得滑轨的路谱特性.试验时选取火箭橇... 为了评估高速火箭橇滑轨的平顺性,提出了一种基于轨道动态响应测量进行动态路谱分析的方法.该方法视火箭橇试验系统为橇轨耦合系统,以滑轨的动态响应作为火箭橇的基础激励条件,通过分析冲击响应谱获得滑轨的路谱特性.试验时选取火箭橇经过滑轨上该点时的加速度响应作为火箭橇的基础激励,得到火箭橇基础激励的加速度响应谱,再将加速度响应谱变换为位移响应谱,最后利用该点的火箭橇通过速度将位移响应谱变换为空间谱,即动态路谱.将该动态路谱作为高速火箭橇滑轨的输入进行实测分析,结果表明:谱密度值为10~10-4mm2·m,不平顺周期集中在0.01~2.50 m-1,采用动态路谱分析方法得到的滑轨不平顺特性与霍洛曼滑轨特性基本一致,可以作为高速火箭橇的随机激励条件。 展开更多
关键词 高速火箭橇 滑轨 路谱 冲击响应谱
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助推-滑翔导弹最大射程优化 被引量:14
19
作者 李瑜 杨志红 崔乃刚 《弹道学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期53-56,共4页
对助推-滑翔导弹弹道进行数值优化有利于提高综合飞行能力,针对此问题,给出了一种求解其最大射程弹道的整段优化方法,建立了其纵平面运动模型和弹道优化模型.在考虑攻角、法向过载、分离点衔接及落地条件等约束下,应用序列二次规划法求... 对助推-滑翔导弹弹道进行数值优化有利于提高综合飞行能力,针对此问题,给出了一种求解其最大射程弹道的整段优化方法,建立了其纵平面运动模型和弹道优化模型.在考虑攻角、法向过载、分离点衔接及落地条件等约束下,应用序列二次规划法求解了最大射程弹道.结果表明,助推-滑翔导弹比常规弹道导弹射程显著提高,其最优弹道有效地提高了射程和突防能力. 展开更多
关键词 助推-滑翔导弹 弹道优化 序列二次规划
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基于空基拦截器的高超声速飞行器防御拦截 被引量:14
20
作者 熊俊辉 唐胜景 郭杰 《现代防御技术》 北大核心 2014年第1期14-18,共5页
高超声速飞行器的防御技术一直是空间攻防对抗技术领域的一个难点,尤其是近年来发展的临近空间高超声速巡航飞行器更给现有的防御体系带来了新的挑战。介绍临近空间高超声速飞行器的目标特性,针对其探索一种基于空基拦截器的防御策略,... 高超声速飞行器的防御技术一直是空间攻防对抗技术领域的一个难点,尤其是近年来发展的临近空间高超声速巡航飞行器更给现有的防御体系带来了新的挑战。介绍临近空间高超声速飞行器的目标特性,针对其探索一种基于空基拦截器的防御策略,重点探讨空基拦截器防御的关键技术与难点,并通过运动学建模与仿真从拦截器的制导方法与导引规律方面对空基拦截器策略进行分析。 展开更多
关键词 空基拦截器 高超声速飞行器 防御 临近空间
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