单炮多发制导炮弹同时弹着弹道设计

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作者 柏绍波 姚新涛 +3 位作者 魏军 刘晓蕾 刘欢 马佳佳 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第5期111-116,共6页

单炮多发同时弹着可通过增强火力密度显著提高作战效果。针对单炮多发制导炮弹同时弹着弹道设计,提出了一种弹道设计方法,将问题转化为求解打击给定目标的最长、最短飞行时间以及落速最大的固定飞行时间弹道设计问题,从而采取高斯伪谱... 单炮多发同时弹着可通过增强火力密度显著提高作战效果。针对单炮多发制导炮弹同时弹着弹道设计,提出了一种弹道设计方法,将问题转化为求解打击给定目标的最长、最短飞行时间以及落速最大的固定飞行时间弹道设计问题,从而采取高斯伪谱法进行轨迹优化求解。以某助推滑翔增程制导弹典型工况进行了仿真验证,结果表明,该方法可获得打击目标点的制导炮弹飞行时间包络、同时弹着的最多发数、以及完成单炮多弹同时弹着弹道设计。该方法可用于饱和打击能力评估从而迭代制导炮弹方案设计,也可在此基础上开展火控模块开发,辅助战场决策。 展开更多

关键词 制导炮弹 多发同时弹着 高斯伪谱法 射击效能 火力控制

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分导滑翔导弹双层架构时序协同轨迹优化

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作者 骆盛 李璇 +3 位作者 娄江 毛瑞 王鹏 谭一廷 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第5期827-836,共10页

分导协同攻击作为突破防空体系的有效手段,其技术核心在于多弹协同轨迹规划能力的优化。针对分导滑翔导弹集群协同打击任务中存在的多维度复杂约束问题,包括导弹分离后导致的初始高度差异、速度偏差与姿态角分散,以及三维空间中动态禁... 分导协同攻击作为突破防空体系的有效手段,其技术核心在于多弹协同轨迹规划能力的优化。针对分导滑翔导弹集群协同打击任务中存在的多维度复杂约束问题,包括导弹分离后导致的初始高度差异、速度偏差与姿态角分散,以及三维空间中动态禁飞区的规避需求。提出一种融合高斯伪谱法与协调变量协同控制的新型轨迹规划方法。通过建立导弹三自由度运动学模型,深度耦合气动参数的非线性变化特性与多约束条件,构建了面向分导滑翔导弹集群协同的多目标轨迹优化模型。该方法采用自适应节点分布策略优化GPM的离散化过程,通过在禁飞区边界区域实施网格加密的方法,有效解决了传统方法在航迹拐点处约束违反率过高的问题。最后通过数值仿真验证,分别说明了该方法能够使分导滑翔导弹在初始高度、初始速度、初始姿态不同时,满足规避禁飞区约束,并以指定末速完成协同打击任务,验证了所提方法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 分导滑翔 协同轨迹规划 高斯伪谱法 禁飞区

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折叠式变体飞行器轨迹优化及控制分析 被引量：13

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作者 杨博 朱一川 +1 位作者 魏延明 樊子辰 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期64-75,共12页

针对临近空间高超声速飞行器存在的问题,设计了一种折叠翼飞行器,可以通过折叠机翼来适应各种飞行状态,保持最优的气动特性。并针对临近空间滑翔式高超声速的特点,采用高斯伪谱法对固定翼飞行器和折叠翼飞行器的轨迹优化,通过将折叠翼... 针对临近空间高超声速飞行器存在的问题,设计了一种折叠翼飞行器,可以通过折叠机翼来适应各种飞行状态,保持最优的气动特性。并针对临近空间滑翔式高超声速的特点,采用高斯伪谱法对固定翼飞行器和折叠翼飞行器的轨迹优化,通过将折叠翼飞行器与传统固定翼飞行器在射程能力、规避热流能力方面进行对比,提出了一种综合目标的轨迹优化思想。设计的折叠翼飞行器相比传统固定翼飞行器性能更加优越,更适合临近空间环境,提高了17.67%的航程,减少了热流率峰值的35.72%,并通过控制系统的设计和仿真加以验证,仿真结果表明变体飞行器机动能力相比固定翼飞行器有了显著的提高。 展开更多

关键词 折叠翼飞行器 轨迹优化 高斯伪谱法 姿态控制 高超声速

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非合作目标交会的双层MPC全局轨迹规划控制 被引量：7

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作者 董凯凯 罗建军 +2 位作者 马卫华 高登巍 谭龙玉 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期217-228,共12页

针对空间非合作目标近距离视线交会中的全局最优鲁棒轨迹规划与控制问题,提出了基于高斯伪谱方法(GPM)和线性时变模型预测控制(LTVMPC)的双层模型预测控制(MPC)算法。在轨迹规划方面,以视线坐标系下的相对轨道动力学为模型、能量最少和... 针对空间非合作目标近距离视线交会中的全局最优鲁棒轨迹规划与控制问题,提出了基于高斯伪谱方法(GPM)和线性时变模型预测控制(LTVMPC)的双层模型预测控制(MPC)算法。在轨迹规划方面,以视线坐标系下的相对轨道动力学为模型、能量最少和控制精度最优为性能指标构建最优控制问题,利用GPM精度高、收敛速度快的特点将最优控制问题转化为易于求解的全局非线性规划问题,在MPC框架下求解得到全局最优的标称轨迹,克服了传统的MPC不适用于全局大范围非线性规划的缺点;在轨迹跟踪控制方面,考虑预测时域内状态转移矩阵的时变特性,设计了LTVMPC算法对标称轨迹进行追踪,避免了存在不确定性时轨迹的重规划,从而降低在线计算量,保证算法在线自主实施,并且采用滚动优化的策略使算法对不确定性具有鲁棒性。由于规划层和控制层考虑的约束相同,因此规划的轨迹是可控、可达的。数字仿真表明,在燃料消耗和交会时间等方面,提出的方法均显著优于传统的MPC方法,相较于传统的MPC方法,新算法的交会时间减少50%左右,燃料消耗降低30%以上。 展开更多

关键词 空间非合作目标 视线(LOS)坐标系 双层模型预测控制 高斯伪谱法(GPM) 线性时变模型预测控制(LTVMPC)

原文传递

基于高斯伪谱法的枪榴弹制导算法 被引量：1

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作者 许一蒙 霍鹏飞 +1 位作者 王超 雷泷杰 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期91-96,共6页

针对目前枪榴弹制导算法稀少,传统中大口径弹药的制导方法不适用于枪榴弹制导等方面的问题,提出基于高斯伪谱法的枪榴弹制导算法。该算法利用高斯伪谱法规划出一条最优弹道作为标准弹道,依据实时弹道和标准弹道的偏差生成制导指令。以... 针对目前枪榴弹制导算法稀少,传统中大口径弹药的制导方法不适用于枪榴弹制导等方面的问题,提出基于高斯伪谱法的枪榴弹制导算法。该算法利用高斯伪谱法规划出一条最优弹道作为标准弹道,依据实时弹道和标准弹道的偏差生成制导指令。以修正能量和制导精度为指标,对该算法进行仿真验证,结果表明该算法具有修正能量小、制导精度高的特点,易于在枪榴弹上实现与应用。 展开更多

关键词 枪榴弹 高斯伪谱法 弹道优化 制导与控制

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基于PSO-SQP算法的空地导弹弹道优化 被引量：6

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作者 杨光宇 陈国光 +1 位作者 王捷 朱豪坤 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期153-157,共5页

利用高斯伪谱法(GPM)将空地导弹快速打击地面目标的弹道最优控制问题转化为非线性规划(NLP)问题;构建粒子群算法(PSO)对初始弹道进行求解,进而实现对序列二次规划(SQP)算法初值的优选;代入SQP算法中求解非线性规划问题。仿真结果表明,... 利用高斯伪谱法(GPM)将空地导弹快速打击地面目标的弹道最优控制问题转化为非线性规划(NLP)问题;构建粒子群算法(PSO)对初始弹道进行求解,进而实现对序列二次规划(SQP)算法初值的优选;代入SQP算法中求解非线性规划问题。仿真结果表明,仅用随意选取初值的SQP算法求解弹道优化设计问题,很难求得最优解,利用PSO算法可以很好地解决SQP算法的初值依赖,增加得到最优解的可能性。上述算法流程可有效解决弹道最优控制问题,具有较强的全局寻优和局部精确搜索能力,在工程上易于实现,可为工程设计提供参考。 展开更多

关键词 弹道优化 高斯伪谱法 粒子群算法 初值优选 数值计算

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近空间可变翼飞行器爬升段小翼伸缩优化研究 被引量：2

7

作者 徐文萤 江驹 +1 位作者 蒋烁莹 郑亚龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1134-1141,共8页

针对近空间可变翼飞行器爬升段小翼伸缩和节省燃油消耗等问题,综合考虑飞行器在近空间飞行声速变化、密度变化、地球引力及发动机推力变化等因素对飞行爬升轨迹的影响,结合可变翼飞行器小翼可伸缩的优势,研究最省燃油的小翼伸缩爬升轨迹... 针对近空间可变翼飞行器爬升段小翼伸缩和节省燃油消耗等问题,综合考虑飞行器在近空间飞行声速变化、密度变化、地球引力及发动机推力变化等因素对飞行爬升轨迹的影响,结合可变翼飞行器小翼可伸缩的优势,研究最省燃油的小翼伸缩爬升轨迹,本文提出一种基于高斯伪谱法的求解策略。利用插值拟合得到飞行器小翼伸缩时的气动数据;将高斯伪谱法和序列二次规划算法相结合,对控制量、状态量、边界条件、路劲约束等问题进行优化求解,得到最省油量爬升轨迹以及小翼的伸缩变化过程。仿真结果表明:该方法对于近空间可变翼飞行器爬升段小翼伸缩具有良好优化效果,可节省大量的燃料供飞行器巡航段使用。 展开更多

关键词 近空间可变翼飞行器 小翼伸缩 高斯伪谱法 非线性规划 序列二次规划算法 最优控制 轨迹优化

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基于高斯伪谱法的天基再入飞行器滑翔轨迹优化设计研究 被引量：8

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作者 周亮 王昊宇 +2 位作者 尚海滨 曹莉 兰国峰 《空天防御》 2020年第3期89-95,共7页

使用高斯伪谱法,研究了天基再入飞行器最远横向滑翔轨迹优化问题,针对轴对称飞行器动力学模型,提出了气动力建模方法。通过高斯伪谱法建立非线性优化问题并给出解析雅可比矩阵求解方法,在多种路径约束条件下,以横向滑翔距离为性能指标... 使用高斯伪谱法,研究了天基再入飞行器最远横向滑翔轨迹优化问题,针对轴对称飞行器动力学模型,提出了气动力建模方法。通过高斯伪谱法建立非线性优化问题并给出解析雅可比矩阵求解方法,在多种路径约束条件下,以横向滑翔距离为性能指标进行轨迹优化仿真。仿真结果表明此方法可以有效地解决天基再入飞行器最远横向滑翔轨迹优化问题。 展开更多

关键词 再入 高斯伪谱法 模型 轨迹优化 性能

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高速无人机自主着陆纵向控制技术研究 被引量：7

9

作者 张晗祺 郭志明 +2 位作者 孙宗华 曲文慧 吴了泥 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期881-888,共8页

为了提高无人机自主着陆的控制精度与安全性,以某型高速无人机为研究对象,在陡下滑段采用总能量控制,跟踪高度和速度同时变化的下滑轨迹;在拉起段接入速度控制,并在指数拉起的基础上,采用高斯伪谱轨迹优化方法设计出油门单调减小的速度... 为了提高无人机自主着陆的控制精度与安全性,以某型高速无人机为研究对象,在陡下滑段采用总能量控制,跟踪高度和速度同时变化的下滑轨迹;在拉起段接入速度控制,并在指数拉起的基础上,采用高斯伪谱轨迹优化方法设计出油门单调减小的速度轨迹;基于自抗扰控制方法设计升降速度控制律,实现对触地升降速度的精确控制。最后,在MATLAB/Simulink平台下搭建对象模型,对无人机自主着陆闭环控制系统进行仿真,并采用蒙特卡洛法对存在参数不确定性情况下的控制系统鲁棒性能进行验证。仿真结果表明,所提出的轨迹设计方法与控制结构能够满足着陆性能要求,控制系统具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 无人机 自主着陆 总能量控制系统 指数拉起 高斯伪谱法 自抗扰控制

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基于分段高斯伪谱法的组合动力飞行器火箭挂飞轨迹规划 被引量：7

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作者 曲文慧 张晗祺 +2 位作者 吴了泥 尤延铖 董一巍 《航天控制》 CSCD 北大核心 2021年第4期28-35,共8页

为解决受涡喷发动机技术水平限制,导致试验飞行器无法直接达到试验所需高度和马赫数的问题,采用可回收式助推火箭挂飞后分离的方法,基于分段式高斯伪谱法搭建弹道优化模型,结合引射火箭与飞行器特性设计试验窗口,设计了弹道优化模型的... 为解决受涡喷发动机技术水平限制,导致试验飞行器无法直接达到试验所需高度和马赫数的问题,采用可回收式助推火箭挂飞后分离的方法,基于分段式高斯伪谱法搭建弹道优化模型,结合引射火箭与飞行器特性设计试验窗口,设计了弹道优化模型的约束条件;以末端高度最高、速度最大及轨迹平滑作为单项性能指标,以其加权和作为总性能指标,通过改变单项性能指标的权重系数,改变了助推火箭与飞行器的分离点,建立了组合动力飞行器火箭挂飞最优轨迹。仿真结果表明,本文方法建立的弹道状态变量变化平缓,满足约束条件,可为组合动力飞行器高空飞行试验轨迹规划提供依据。 展开更多

关键词 轨迹规划 高斯伪谱法 火箭挂飞实验 组合动力飞行器

原文传递

基于轨迹跟踪预测的反HTV2中制导研究

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作者 孙雪琪 张锐 《现代防御技术》 北大核心 2022年第4期62-72,共11页

针对具有高速、高机动性能的HTV2(hypersonic technology vehicle 2)目标,对采用直接碰撞拦截策略拦截弹的中制导进行了研究,给出了一种基于轨迹跟踪预测的中制导算法。该中制导算法首先使用自适应网格交互式多模型(adaptive grid inter... 针对具有高速、高机动性能的HTV2(hypersonic technology vehicle 2)目标,对采用直接碰撞拦截策略拦截弹的中制导进行了研究,给出了一种基于轨迹跟踪预测的中制导算法。该中制导算法首先使用自适应网格交互式多模型(adaptive grid interactive multi-model,AGIMM)滤波器对目标轨迹进行稳定跟踪,获取目标运动信息。之后使用基于遗忘因子的最小二乘法对目标进行轨迹预测,获取目标预测交班点处的运动状态。最后,将预测交班点处的目标状态量作为中制导约束,并使用高斯伪谱法计算最优中制导指令。使用该中制导算法对HTV2目标进行了拦截仿真,仿真结果证明了该算法的有效性。 展开更多

关键词 HTV2目标 最优中制导 目标轨迹跟踪 目标轨迹预测 高斯伪谱法 自适应网格 交互式多模型 最小二乘法

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基于序列凸优化算法的飞行器轨迹规划 被引量：7

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作者 李臻 许冰青 +2 位作者 李庆波 鄢雄伟 李博雅 《空天防御》 2021年第4期50-56,79,共8页

针对滑翔式飞行器在无动力滑翔段的多约束轨迹规划问题,基于凸优化方法,提出了一种快速求解算法。算法通过引入控制量导数建立了扩维状态模型,基于分段高斯伪谱法得到了离散的优化问题形式,依靠设计的3种目标罚函数加速了收敛求解过程... 针对滑翔式飞行器在无动力滑翔段的多约束轨迹规划问题,基于凸优化方法,提出了一种快速求解算法。算法通过引入控制量导数建立了扩维状态模型,基于分段高斯伪谱法得到了离散的优化问题形式,依靠设计的3种目标罚函数加速了收敛求解过程。仿真结果表明,该算法能在任意不满足约束的初值下,快速收敛到原问题的一组可行解,计算效率高于传统的高斯伪谱法。 展开更多

关键词 滑翔式飞行器 非线性规划 序列凸优化 分段高斯伪谱法 罚函数

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基于高斯伪谱法的无线传感器网络能耗模型研究

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作者 徐兵 刘利群 项顺伯 《广东石油化工学院学报》 2018年第3期49-52,57,共5页

为了解决无线传感器网络能耗大的问题,延长节点生命周期,提出了一种结合高斯伪谱法的能耗模型。该方法给出了无线传感器簇之间的Hausdorff距离和数据传输能耗与距离之间的关系,建立了簇头节点消耗能量的计算方法,利用高斯伪谱法对该能... 为了解决无线传感器网络能耗大的问题,延长节点生命周期,提出了一种结合高斯伪谱法的能耗模型。该方法给出了无线传感器簇之间的Hausdorff距离和数据传输能耗与距离之间的关系,建立了簇头节点消耗能量的计算方法,利用高斯伪谱法对该能耗模型进行了求解,并通过仿真实验,深入分析了影响该能耗模型的关键因素。与其他算法相比,该模型在剩余能量、误判率、能量消耗、网络寿命等方面具有较大优势。 展开更多

关键词 能耗 高斯伪谱法 剩余能量 网络寿命 无线传感器网络

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基于顶层滚动优化和底层跟踪的空战导引方法

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作者 梁玉峰 赵景朝 +3 位作者 刘旺魁 王雷 王世鹏 阮仕龙 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期2866-2872,共7页

现代空战环境趋于复杂化,而传统方法对于机动目标难以获得理想的导引效果。因此,针对现代无人机空战导引问题,提出了一种基于顶层滚动优化和底层跟踪的空战导引方法。其中,基于高斯伪谱法的顶层优化以时间为性能指标,快速将无人机导引... 现代空战环境趋于复杂化,而传统方法对于机动目标难以获得理想的导引效果。因此,针对现代无人机空战导引问题,提出了一种基于顶层滚动优化和底层跟踪的空战导引方法。其中,基于高斯伪谱法的顶层优化以时间为性能指标,快速将无人机导引到目标区域,当目标机动时,对其轨迹进行预测并重新优化导引轨迹。此外,引入对导引视线角的底层跟踪方法,从而完成目标偏航后的快速修正。最后,针对某型作战无人机进行空战环境下的滚动优化导引以及视线角跟踪仿真,验证了所提方法对不确定性机动目标的拦截能力。 展开更多

关键词 无人机导引 滚动优化 轨迹跟踪 高斯伪谱法

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