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Safe flight corridor constrained sequential convex programming for efficient trajectory generation of fixed-wing UAVs 被引量:2
1
作者 Jing SUN Guangtong XU +2 位作者 Zhu WANG Teng LONG Jingliang SUN 《Chinese Journal of Aeronautics》 2025年第1期537-550,共14页
Generating dynamically feasible trajectory for fixed-wing Unmanned Aerial Vehicles(UAVs)in dense obstacle environments remains computationally intractable.This paper proposes a Safe Flight Corridor constrained Sequent... Generating dynamically feasible trajectory for fixed-wing Unmanned Aerial Vehicles(UAVs)in dense obstacle environments remains computationally intractable.This paper proposes a Safe Flight Corridor constrained Sequential Convex Programming(SFC-SCP)to improve the computation efficiency and reliability of trajectory generation.SFC-SCP combines the front-end convex polyhedron SFC construction and back-end SCP-based trajectory optimization.A Sparse A^(*)Search(SAS)driven SFC construction method is designed to efficiently generate polyhedron SFC according to the geometric relation among obstacles and collision-free waypoints.Via transforming the nonconvex obstacle-avoidance constraints to linear inequality constraints,SFC can mitigate infeasibility of trajectory planning and reduce computation complexity.Then,SCP casts the nonlinear trajectory optimization subject to SFC into convex programming subproblems to decrease the problem complexity.In addition,a convex optimizer based on interior point method is customized,where the search direction is calculated via successive elimination to further improve efficiency.Simulation experiments on dense obstacle scenarios show that SFC-SCP can generate dynamically feasible safe trajectory rapidly.Comparative studies with state-of-the-art SCP-based methods demonstrate the efficiency and reliability merits of SFC-SCP.Besides,the customized convex optimizer outperforms off-the-shelf optimizers in terms of computation time. 展开更多
关键词 Fixed-wing unmanned aerial vehicle Efficient trajectory planning Safe flight corridor sequential convex programming Customized convex optimizer
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Multiple-constraint cooperative guidance based on two-stage sequential convex programming 被引量:15
2
作者 Wei DONG Qiuqiu WEN +1 位作者 Qunli XIA Shengjiang YANG 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第1期296-307,共12页
An improved approach is presented in this paper to implement highly constrained cooperative guidance to attack a stationary target.The problem with time-varying Proportional Navigation(PN)gain is first formulated as a... An improved approach is presented in this paper to implement highly constrained cooperative guidance to attack a stationary target.The problem with time-varying Proportional Navigation(PN)gain is first formulated as a nonlinear optimal control problem,which is difficult to solve due to the existence of nonlinear kinematics and nonconvex constraints.After convexification treatments and discretization,the solution to the original problem can be approximately obtained by solving a sequence of Second-Order Cone Programming(SOCP)problems,which can be readily solved by state-of-the-art Interior-Point Methods(IPMs).To mitigate the sensibility of the algorithm on the user-provided initial profile,a Two-Stage Sequential Convex Programming(TSSCP)method is presented in detail.Furthermore,numerical simulations under different mission scenarios are conducted to show the superiority of the proposed method in solving the cooperative guidance problem.The research indicated that the TSSCP method is more tractable and reliable than the traditional methods and has great potential for real-time processing and on-board implementation. 展开更多
关键词 convex optimization Cooperative GUIDANCE GUIDANCE Multiple constraints Second-order cone programming sequential convex programming
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Fast trajectory replanning for cooperative vehicles using sequential convex programming
3
作者 Peng Zhang Lin Cheng Shengping Gong 《Astrodynamics》 2025年第3期369-388,共20页
With the rapid changes of the flight environment and situation,there will be various unexpected situations while multiple missiles are performing the missions.To fast cope with the various situations in mission execut... With the rapid changes of the flight environment and situation,there will be various unexpected situations while multiple missiles are performing the missions.To fast cope with the various situations in mission executions,the conventional sequential convex programming algorithm and the parallel-based sequential convex programming algorithm for multiple missiles fast trajectory replanning are proposed in this paper.The originally non-convex trajectory optimization problem is reformulated into a series of convex optimization subproblems based on the sequential convex programming method.The conventional sequential convex programming algorithm is developed through linearization,successive convexification,and relaxation techniques to solve the convex optimization subproblems iteratively.However,multiple missiles are related through various cooperative constraints.When the trajectory optimization of multiple missiles is formulated as an optimal control problem to solve,the complexity of the problem will increase dramatically as the number of missiles increases.To alleviate the coupled effect caused by multiple aerodynamically controlled missiles,the parallel-based sequential convex programming algorithm is proposed to solve the trajectory optimization problem for multiple missiles in parallel,reducing the complexity of the trajectory optimization problem and significantly shortening the computation time.Numerical simulations are provided to verify the convergence and effectiveness of the conventional sequential convex programming algorithm and the parallel-based sequential convex programming algorithm to cope with the trajectory optimization problem with various constraints.Furthermore,the optimality and the real-time performance of the proposed algorithms are discussed in comparative simulation examples. 展开更多
关键词 cooperative missiles midcourse trajectory replanning max terminal velocity sequential convex programming(scp)
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An Overview of Sequential Approximation in Topology Optimization of Continuum Structure 被引量:1
4
作者 Kai Long Ayesha Saeed +6 位作者 Jinhua Zhang Yara Diaeldin Feiyu Lu Tao Tao Yuhua Li Pengwen Sun Jinshun Yan 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2024年第4期43-67,共25页
This paper offers an extensive overview of the utilization of sequential approximate optimization approaches in the context of numerically simulated large-scale continuum structures.These structures,commonly encounter... This paper offers an extensive overview of the utilization of sequential approximate optimization approaches in the context of numerically simulated large-scale continuum structures.These structures,commonly encountered in engineering applications,often involve complex objective and constraint functions that cannot be readily expressed as explicit functions of the design variables.As a result,sequential approximation techniques have emerged as the preferred strategy for addressing a wide array of topology optimization challenges.Over the past several decades,topology optimization methods have been advanced remarkably and successfully applied to solve engineering problems incorporating diverse physical backgrounds.In comparison to the large-scale equation solution,sensitivity analysis,graphics post-processing,etc.,the progress of the sequential approximation functions and their corresponding optimizersmake sluggish progress.Researchers,particularly novices,pay special attention to their difficulties with a particular problem.Thus,this paper provides an overview of sequential approximation functions,related literature on topology optimization methods,and their applications.Starting from optimality criteria and sequential linear programming,the other sequential approximate optimizations are introduced by employing Taylor expansion and intervening variables.In addition,recent advancements have led to the emergence of approaches such as Augmented Lagrange,sequential approximate integer,and non-gradient approximation are also introduced.By highlighting real-world applications and case studies,the paper not only demonstrates the practical relevance of these methods but also underscores the need for continued exploration in this area.Furthermore,to provide a comprehensive overview,this paper offers several novel developments that aim to illuminate potential directions for future research. 展开更多
关键词 Topology optimization sequential approximate optimization convex linearization method ofmoving asymptotes sequential quadratic programming
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On the Stable Sequential Kuhn-Tucker Theorem and Its Applications
5
作者 Mikhail I. Sumin 《Applied Mathematics》 2012年第10期1334-1350,共17页
The Kuhn-Tucker theorem in nondifferential form is a well-known classical optimality criterion for a convex programming problems which is true for a convex problem in the case when a Kuhn-Tucker vector exists. It is n... The Kuhn-Tucker theorem in nondifferential form is a well-known classical optimality criterion for a convex programming problems which is true for a convex problem in the case when a Kuhn-Tucker vector exists. It is natural to extract two features connected with the classical theorem. The first of them consists in its possible “impracticability” (the Kuhn-Tucker vector does not exist). The second feature is connected with possible “instability” of the classical theorem with respect to the errors in the initial data. The article deals with the so-called regularized Kuhn-Tucker theorem in nondifferential sequential form which contains its classical analogue. A proof of the regularized theorem is based on the dual regularization method. This theorem is an assertion without regularity assumptions in terms of minimizing sequences about possibility of approximation of the solution of the convex programming problem by minimizers of its regular Lagrangian, that are constructively generated by means of the dual regularization method. The major distinctive property of the regularized Kuhn-Tucker theorem consists that it is free from two lacks of its classical analogue specified above. The last circumstance opens possibilities of its application for solving various ill-posed problems of optimization, optimal control, inverse problems. 展开更多
关键词 sequential Optimization Minimizing Sequence STABLE Kuhn-Tucker THEOREM in Nondifferential Form convex programming DUALITY REGULARIZATION Optimal Control Inverse Problems
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基于DDPG-LQR的高超声速飞行器时间协同再入制导 被引量:1
6
作者 宋志飞 吉月辉 +2 位作者 宋雨 刘俊杰 高强 《导弹与航天运载技术(中英文)》 北大核心 2025年第1期57-64,共8页
针对多高超声速飞行器协同作战的特点,提出一种基于深度策略性梯度和线性二次型调节器(Deep Deterministic Policy Gradient-Linear Quadratic Regulator,DDPG-LQR)的时间协同再入制导方案。首先,采用序列凸优化方法生成满足多个约束的... 针对多高超声速飞行器协同作战的特点,提出一种基于深度策略性梯度和线性二次型调节器(Deep Deterministic Policy Gradient-Linear Quadratic Regulator,DDPG-LQR)的时间协同再入制导方案。首先,采用序列凸优化方法生成满足多个约束的时间协同再入轨迹及其相应的稳态控制量,并且采用Radau伪谱法离散运动学方程,以提高轨迹优化离散精度。其次,采用线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)跟踪时间协同再入轨迹。为了提高协同制导精度和制导效果,采用深度策略性梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)在线优化LQR的权重矩阵系数。在DDPG算法中,通过引入合适的奖励函数来提高算法的优化性能。仿真结果表明,在初始状态误差和不确定性的情况下,通过与传统的LQR控制器相比,本文所提出的协同制导方案具有更好的协同制导精度和制导效果。 展开更多
关键词 多高超声速飞行器 协同制导 序列凸优化 深度策略性梯度 线性二次型调节器
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安全走廊约束的无人机轨迹序列凸优化方法
7
作者 王祝 张振鹏 +1 位作者 张梦通 徐广通 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第1期134-144,共11页
针对无人机时间最优轨迹规划的序列凸优化方法存在初值敏感与收敛能力弱等不足,提出了一种基于安全飞行走廊约束的序列凸优化方法(safe flight corridor-sequential convex programming,SFC-SCP)。通过前端路径规划获得避障路径,用以构... 针对无人机时间最优轨迹规划的序列凸优化方法存在初值敏感与收敛能力弱等不足,提出了一种基于安全飞行走廊约束的序列凸优化方法(safe flight corridor-sequential convex programming,SFC-SCP)。通过前端路径规划获得避障路径,用以构建安全飞行走廊,即为每个轨迹点构建一个不含障碍的凸多边形安全区域,将非凸避障约束转换为线性不等式约束,以提高规划收敛能力。后端使用序列凸优化方法将安全走廊约束下的非线性轨迹优化问题转换为一系列凸规划子问题进行逐次求解,降低问题的复杂度。其中,轨迹优化的初始解基于前端规划的避障路径构建,以缓解局部优化算法的初值敏感问题。仿真对比结果表明SFC-SCP算法在规划成功率、计算时效性和飞行时间最优性等方面相比于SCP有较大提升。 展开更多
关键词 四旋翼 轨迹规划 安全飞行走廊 序列凸优化 时间最优轨迹
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基于改进信赖域的空空导弹轨迹快速凸优化方法
8
作者 曾钰文 章惠君 廖雪阳 《航空兵器》 北大核心 2025年第3期64-71,共8页
针对空空导弹中制导段传统制导律在多非线性约束处理方面的不足,通过序列凸优化方法(SCP)对中制导轨迹进行优化,设计了一种改进信赖域算法以提升优化过程的收敛性能。首先,以纵向平面内的空空导弹运动学模型为研究对象,综合考虑端点约... 针对空空导弹中制导段传统制导律在多非线性约束处理方面的不足,通过序列凸优化方法(SCP)对中制导轨迹进行优化,设计了一种改进信赖域算法以提升优化过程的收敛性能。首先,以纵向平面内的空空导弹运动学模型为研究对象,综合考虑端点约束、过程约束及状态量约束条件,通过对原状态方程及约束条件进行线性化处理和离散化转换,构建了标准的凸优化问题模型。在此基础上,分析并改进了信赖域算法,采用两阶段求解策略:第一阶段解决参考轨迹导致的终端约束违背问题,第二阶段实现向最优轨迹的快速收敛,从而显著提升凸优化问题的求解效率和收敛稳定性。通过数字仿真试验对比分析了所提算法与伪谱法等方法的最优性和收敛性,结果表明所提算法能快速生成符合要求的中制导轨迹,为目标机动条件下的空空导弹自主在线制导提供有效的解决途径。 展开更多
关键词 序列凸优化 端点约束 过程约束 状态量约束 轨迹优化 信赖域 中制导 空空导弹
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运载火箭快速轨迹规划与制导方法研究
9
作者 王靖倩 武芳芳 +3 位作者 董春云 刘源 平续斌 郭凤至 《航天技术与工程学报》 2025年第3期21-28,共8页
针对运载火箭对快速轨迹规划与制导的迫切需求,提出了一种综合解决方案。首先,设计了一种基于序列凸优化(SCP)的大气层内运载火箭快速轨迹规划方法,通过将非凸优化问题转化为一系列凸优化子问题,并采用内点法迭代求解,获得满足多约束条... 针对运载火箭对快速轨迹规划与制导的迫切需求,提出了一种综合解决方案。首先,设计了一种基于序列凸优化(SCP)的大气层内运载火箭快速轨迹规划方法,通过将非凸优化问题转化为一系列凸优化子问题,并采用内点法迭代求解,获得满足多约束条件的最优参考轨迹。其次,提出了一种模型预测控制(MPC)在线跟踪制导方法,将模型预测控制与凸优化相结合,设计状态反馈控制器,通过最小化实际轨迹状态量和控制量与参考轨迹之间的偏差,实现高精度的在线实时跟踪制导。最后,通过数值仿真验证所提方法的有效性。仿真结果表明,离线轨迹规划与在线跟踪制导算法能够满足运载火箭垂直着陆段的快速轨迹规划与在线制导需求。 展开更多
关键词 运载火箭 轨迹规划 制导 序列凸优化(scp) 模型预测控制(MPC)
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多临近空间飞行器滑翔段协同轨迹规划方法 被引量:1
10
作者 宋瑞 张刚 +3 位作者 刘斯禹 王世超 秦佳星 杨艺 《空天防御》 2025年第2期66-76,共11页
针对多临近空间飞行器滑翔段协同轨迹规划问题,设计了一种解耦框架下的序列凸优化方法,用于提升轨迹规划效率。首先,通过离散化和线性化方法建立协同轨迹规划凸优化模型;然后,基于解耦求解框架,通过设计变量分解和耦合约束解耦,以降低... 针对多临近空间飞行器滑翔段协同轨迹规划问题,设计了一种解耦框架下的序列凸优化方法,用于提升轨迹规划效率。首先,通过离散化和线性化方法建立协同轨迹规划凸优化模型;然后,基于解耦求解框架,通过设计变量分解和耦合约束解耦,以降低问题维度,同时制定信赖域收缩策略,加速序列凸优化计算收敛。仿真结果表明,解耦序列凸优化方法能够求解满足约束的多飞行器的滑翔轨迹,且计算效率优于耦合凸优化方法。 展开更多
关键词 临近空间飞行器 多飞行器协同 序列凸优化 轨迹规划
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SEQUENTIAL CONVEX PROGRAMMING METHODS FOR SOLVING LARGE TOPOLOGY OPTIMIZATION PROBLEMS: IMPLEMENTATION AND COMPUTATIONAL RESULTS
11
作者 Qin Ni Ch.Zillober K.Schittkowski 《Journal of Computational Mathematics》 SCIE EI CSCD 2005年第5期491-502,共12页
In this paper, we describe a method to solve large-scale structural optimization problems by sequential convex programming (SCP). A predictor-corrector interior point method is applied to solve the strictly convex s... In this paper, we describe a method to solve large-scale structural optimization problems by sequential convex programming (SCP). A predictor-corrector interior point method is applied to solve the strictly convex subproblems. The SCP algorithm and the topology optimization approach are introduced. Especially, different strategies to solve certain linear systems of equations are analyzed. Numerical results are presented to show the efficiency of the proposed method for solving topology optimization problems and to compare different variants. 展开更多
关键词 Large scale optimization Topology optimization sequential convex programming method Predictor-corrector interior point method Method of moving asymptotes
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随机-有界混合不确定性下结构可靠性优化设计 被引量:4
12
作者 罗阳军 高宗战 +1 位作者 岳珠峰 吴子燕 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1058-1066,共9页
在结构可靠性分析和设计中,往往无法将所有不确定性参数均作为概率随机变量,存在部分不确定性分布特征不明确而仅知其扰动界限的情况。基于概率模型与多椭球模型的混合不确定性描述,以标准U空间中扩展定义的混合可靠性指标为约束条件,... 在结构可靠性分析和设计中,往往无法将所有不确定性参数均作为概率随机变量,存在部分不确定性分布特征不明确而仅知其扰动界限的情况。基于概率模型与多椭球模型的混合不确定性描述,以标准U空间中扩展定义的混合可靠性指标为约束条件,建立了随机不确定性和有界不确定性并存情况下的结构可靠性优化数学模型。利用功能测度方法对原优化模型进行等效转换后,结合序列近似规划方法,将嵌套优化问题简化为一系列确定性优化问题求解,提高了计算效率。通过数学优化问题及某导弹翼面结构设计算例对所提模型的合理性及算法的有效性进行了验证。 展开更多
关键词 概率 凸集 可靠性 结构优化 序列近似规划
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动态优先级解耦的无人机集群轨迹分布式序列凸规划 被引量:14
13
作者 徐广通 王祝 +2 位作者 曹严 孙景亮 龙腾 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期415-426,共12页
针对无人机集群轨迹规划高维强耦合特征导致计算复杂度高的难题,提出了动态优先级解耦的序列凸规划方法(DPD-SCP),将耦合的集群轨迹规划问题拆分为若干单机凸规划子问题,通过分布式求解提高集群轨迹规划的计算效率与可扩展性。设计飞行... 针对无人机集群轨迹规划高维强耦合特征导致计算复杂度高的难题,提出了动态优先级解耦的序列凸规划方法(DPD-SCP),将耦合的集群轨迹规划问题拆分为若干单机凸规划子问题,通过分布式求解提高集群轨迹规划的计算效率与可扩展性。设计飞行时间驱动的动态优先级解耦机制,降低飞行时间短无人机优先级,挖掘其轨迹调整潜力,消除集群相互规避导致的迭代振荡问题,提升集群轨迹迭代的收敛速度。定制时间一致约束更新准则,避免集群飞行时间非正常增长情况,并理论证明了DPD-SCP方法能够生成满足动力学、避碰与时间一致约束的集群轨迹。仿真结果表明:所提的DPD-SCP方法的求解效率显著优于耦合SCP、串行优先级解耦SCP以及并行解耦SCP方法。 展开更多
关键词 无人机集群 协同轨迹规划 优先级解耦机制 分布式求解 序列凸规划
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求解一类可分离凸规划的对偶显式模型DP-EM方法 被引量:8
14
作者 隋允康 彭细荣 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期1135-1144,共10页
推导对偶目标函数的精确显式表达式,可选用更多成熟高效的求解方法,从而进一步提高了非线性规划对偶理论求解结构拓扑优化问题的效率.研究工作来源于非线性凸规划同其对偶规划的间隙为零,可以等价转化为对偶问题求解,通常可以大大地缩... 推导对偶目标函数的精确显式表达式,可选用更多成熟高效的求解方法,从而进一步提高了非线性规划对偶理论求解结构拓扑优化问题的效率.研究工作来源于非线性凸规划同其对偶规划的间隙为零,可以等价转化为对偶问题求解,通常可以大大地缩小问题的规模,可是二者不具有显式关系却影响了对偶解法的应用.所幸的是,结构优化当中一大类问题包括连续体结构拓扑优化问题,不仅具有凸性,而且具有变量可分离性,于是原变量和对偶变量之间有了显式关系,因此,对偶解法成了38年来被应用的有效方法之一.然而长期以来,对偶问题的目标函数并不是显式,这缘于含参数的极小化问题导致目标函数为隐式表达,常见的显式化方法是进行二阶近似.本文突破了对偶问题难以显式化只能采用近似显式的定势,将我们提出的"对偶规划-显式模型"(DP-EM)方法应用于连续体结构拓扑优化,并与对偶序列二次规划(DSQP)算法及移动渐近线(MMA)算法为求解器的方法进行计算效率对比,结果显示:(1)MMA算法比DP-EM算法和DSQP算法的外部迭代次数均多;(2)DP-EM算法与DSQP算法外循环次数相同,而内循环数显著减少.说明了DP-EM算法具有显式对偶函数的优势. 展开更多
关键词 对偶目标显式模型化 可分离凸规划 结构拓扑优化 对偶序列二次规划方法 移动渐近线方法
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城市轨道交通列车实时调度模型及算法研究 被引量:7
15
作者 吴开信 吴子航 《交通科技与经济》 2017年第4期30-35,72,共7页
为提高城市轨道交通的运营效率,使运量-运能之间能具有更好的匹配关系,研究列车的实时调度问题。在分析旅客需求特征和行车条件的基础上,以列车的运行时间、停站时间、发车时刻为决策变量,以旅客出行时间最小化为目标构建混合整数非线... 为提高城市轨道交通的运营效率,使运量-运能之间能具有更好的匹配关系,研究列车的实时调度问题。在分析旅客需求特征和行车条件的基础上,以列车的运行时间、停站时间、发车时刻为决策变量,以旅客出行时间最小化为目标构建混合整数非线性规划模型,提出序列二次规划和迭代凸规划两种算法进行求解。最后,以广州地铁8号线为例进行分析,算例表明该模型在列车实时调度方面具有较好的实用性,基于迭代的凸规划算法可显著提高大规模问题的求解速度。 展开更多
关键词 城市轨道交通 实时调度 混合整数非线性规划模型 序列二次规划 迭代凸规划
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基于序列凸优化的高超声速滑翔式再入轨迹快速优化 被引量:12
16
作者 赵党军 梁步阁 +1 位作者 杨德贵 时伟 《宇航总体技术》 2017年第1期34-40,共7页
针对具有热流、动压、过载以及多个禁飞区约束的再入轨迹优化问题,提出采用序列凸优化方法快速求解。利用归一化时间作为自变量解决终端时间自由问题,并引入辅助控制变量以减少序列优化结果中的高频振荡,在此基础上,通过线性化、离散化... 针对具有热流、动压、过载以及多个禁飞区约束的再入轨迹优化问题,提出采用序列凸优化方法快速求解。利用归一化时间作为自变量解决终端时间自由问题,并引入辅助控制变量以减少序列优化结果中的高频振荡,在此基础上,通过线性化、离散化和非凸约束的凸化处理,将非凸非线性优化问题转化为二阶锥规划(Second Order Conic Programming,SOCP)问题,然后采用凸优化求解算法快速求解。数值优化结果与对比验证表明该方法能快速高效求解多约束条件下的再入轨迹优化问题,且计算效率和性能均优于传统的非线性规划方法。 展开更多
关键词 序列凸优化 再入轨迹优化 无损凸化 二阶锥规划
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能效最优准则下无人机空中高度的优化算法
17
作者 陈卡 《弹箭与制导学报》 北大核心 2023年第3期62-67,共6页
利用无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)组建空中移动基站,可为地面终端用户提供更灵活、高效的接入服务。受UAV覆盖范围和有限能量的约束,研究如何建立能效最优的UAV部署算法至关重要。为此,提出能效最优准则下无人机空中高度的优化... 利用无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)组建空中移动基站,可为地面终端用户提供更灵活、高效的接入服务。受UAV覆盖范围和有限能量的约束,研究如何建立能效最优的UAV部署算法至关重要。为此,提出能效最优准则下无人机空中高度的优化算法(optimal energy efficient based aerial altitude optimization,EEAO)。先在满足用户最小速率要求和UAV高度的约束条件下,构建能效最优的高度优化的目标函数。同时,定义能效时不仅考虑UAV的通信能耗,还考虑UAV在垂直爬升和悬停阶段的能耗。再分别利用和序列凸规划法(sequential convex programming,SCP)和单调分式规划法(monotonic fractional programming,MFP)求解目标函数,获取能效最优的UAV高度值。性能分析表明,基于SCP法求解的最优高度值与基于MFP法求解的最优高度值相近。同时,相比于不考虑悬停阶段UAV的能耗,考虑悬停阶段UAV的能耗可提升网络能效。 展开更多
关键词 空中通信系统 能效 和序列凸规划法 单调分式规划法 空中高度
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基于序列凸优化的高超声速飞行器协同再入轨迹规划 被引量:18
18
作者 宋瑞 朱勇 +2 位作者 徐广通 孙景亮 龙腾 《战术导弹技术》 北大核心 2020年第6期7-16,共10页
面向高超声速飞行器协同飞行任务需求,提出了一种基于序列凸优化的协同再入轨迹规划方法。综合考虑飞行动力学、热流、过载、动压、禁飞区与避碰约束,建立了协同轨迹规划最优控制模型。通过线性化与离散化将原问题模型转化为凸优化问题... 面向高超声速飞行器协同飞行任务需求,提出了一种基于序列凸优化的协同再入轨迹规划方法。综合考虑飞行动力学、热流、过载、动压、禁飞区与避碰约束,建立了协同轨迹规划最优控制模型。通过线性化与离散化将原问题模型转化为凸优化问题模型。提出了一种信赖域更新策略,在迭代过程中根据性能指标自适应调整信赖域半径,在保证求解精度的前提下提高了序列凸优化算法的收敛速度。仿真结果表明:该方法的求解效率和轨迹结果的最优性均优于传统的伪谱法。 展开更多
关键词 序列凸优化 高超声速飞行器 协同再入 轨迹规划
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月面着陆动力下降段最优轨迹序列凸优化方法 被引量:12
19
作者 邓雁鹏 穆荣军 +1 位作者 彭娜 吴鹏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1029-1039,共11页
针对月面着陆器动力下降制导过程中,时变惯性加速度和重力加速度难以估计与补偿等问题,提出一种基于序列凸优化的在线制导算法。在考虑月面曲率及月球自转的着陆器动力学建模基础上,首先对模型及约束条件进行凸化,得到一个二阶锥规划(SO... 针对月面着陆器动力下降制导过程中,时变惯性加速度和重力加速度难以估计与补偿等问题,提出一种基于序列凸优化的在线制导算法。在考虑月面曲率及月球自转的着陆器动力学建模基础上,首先对模型及约束条件进行凸化,得到一个二阶锥规划(SOCP)问题;然后对经典序列凸优化进行了改进,对时变加速度剖面予以实时估计和补偿,提升了现有优化算法的性能,使着陆器在尽可能节约燃料的前提下实现高精度着陆。仿真结果表明,与经典的显式制导律相比,所提出的算法在动力下降段燃料消耗更少。由多种位置偏差下的打靶分析结果可知,所提出的算法均能满足性能指标要求;即使起始位置存在±2500 m的较大波动时,仍能以高精度的速度、位置完成动力下降制导。 展开更多
关键词 月球软着陆 燃料最优控制 高精度着陆 序列凸优化 非线性规划
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基于控制向量参数化和迭代凸规划的无人机编队飞行的建立 被引量:1
20
作者 过娟 褚晶 闫杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期607-613,共7页
多个无人机组成的编队飞行可以作为很多应用中现有技术的一种高效、低成本的替代方案。研究了能满足最终编队队形约束的且能量最优的无人机编队飞行的建立。首先,将编队建立问题建模成一个受非线性动力学约束的能量最优控制问题。其次,... 多个无人机组成的编队飞行可以作为很多应用中现有技术的一种高效、低成本的替代方案。研究了能满足最终编队队形约束的且能量最优的无人机编队飞行的建立。首先,将编队建立问题建模成一个受非线性动力学约束的能量最优控制问题。其次,采用直接法来求解该最优控制问题。在采用的直接法中,利用控制向量参数化方法将原始问题转化成一系列待求解的凸优化问题;然后,运用迭代凸规划(SCP)技术求得其最优解。在求解过程中,SCP迭代的每一步本质上都是一个二次型规划问题;由于该规划问题的约束是线性约束,因此可以高效地进行求解。最后,将提出的方法运用到3个无人机的V型编队建立中,并使用了免费的开源求解器CVX进行求解。与MATLAB中提供的全局优化技术相比,文中提出的算法能够快速地收敛到全局最小值。 展开更多
关键词 无人机编队飞行 最优控制 控制向量参数化 迭代凸规划
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