書名帶約束的末制導律與偽譜法軌跡最佳化
書號978-7-118-09941-6
作者王麗英 張友安 黃詰
出版時間2015年3月
譯者
版次1版1次
開本16
裝幀平裝
出版基金
頁數190
字數222
中圖分類V448
叢書名
定價59.00
本書介紹了作者在帶約束的末制導律設計、偽譜法軌跡最佳化方法及其在高超聲速飛行器制導中套用方面的研究成果。全書共分為10 章。第1 章對多約束條件下的精確制導技術、末制導律的設計價值、再入軌跡最佳化方法、再入制導技術的發展和分類進行了簡要介紹;第2 章介紹了帶落角和末端攻角約束的最優末制導律設計方法;第3 章介紹了考慮自動駕駛儀動態特性的帶落角控制約束的一般加權最優末制導律;第4 章介紹了帶終端落角和加速度約束的末制導律;第5 章介紹了帶有撞擊角和視場角約束的運動目標偏置比例導引律; 第6 章介紹了利用Radau 偽譜法將多區間最優控制問題轉化為非線性規劃問題及求解多區間最優控制問題的基本框架;第7 章介紹了三種不同的偽譜軌跡最佳化算法;第8 章運用第7 章所給的算法求解了兩種軌跡最佳化問題;第9 章給出了兩種實時最優制導算法,從理論上對由兩種實時制導算法構成的閉環控制系統的穩定性進行了分析與證明;第10 章研究了Radau 偽譜方法的收斂性。本書對於從事多約束條件下的末制導律與高超聲速飛行器的制導與控制方面的科學研究和研究生教學工作都具有一定的參考價值。
目錄
第1 章緒論 1
1. 1背景與意義 1
1. 2約束條件下的末制導律研究現狀 3
1. 2. 1帶落角約束的末制導律 3
1. 2. 2多約束條件下的末制導律 7
1. 2. 3考慮自動駕駛儀動態特性帶落角約束的末制導律 9
1. 3軌跡最佳化數值方法研究現狀 10
1. 3. 1軌跡最佳化的一般性描述 10
1. 3. 2間接法 11
1. 3. 3直接法 12
1. 3. 4新進展 14
1. 4再入制導方法研究現狀 16
1. 4. 1標準軌道制導法 16
1. 4. 2預測制導法 16
1. 4. 3新進展 17
1. 5結構安排 17
第2 章帶落角和末端攻角約束的最優末制導律 19
2. 1一種帶末端多約束的最優末制導律 19
2. 2二維平面內末端多約束最優末制導律設計 21
2. 2. 1二維彈目相對運動模型的建立 21
2. 2. 2二維平面最優末制導律設計 23
2. 2. 3仿真研究 28
2. 3本章小結 30
第3 章帶落角約束針對靜止目標的一般加權最優末制導律 31
3. 1制導模型 32
3. 1. 1彈目相對運動方程 32
3. 1. 2制導模型的狀態方程描述 33
3. 2考慮控制系統為一階慣性環節時的最優末制導律 34
3. 3不考慮控制系統慣性時的最優末制導律 38
3. 4算例驗證 39
3. 4. 1權函式為1 的情況 39
3. 4. 2權函式的逆為剩餘時間函式的情況 40
3. 4. 3權函式的逆為指數函式的情況 41
3. 4. 4仿真結果與分析 43
3. 5本章小結 48
第4 章終端多約束條件下針對靜止目標的剩餘時間末制導律 50
4. 1帶落角和終端加速度約束的末制導律設計 51
4. 1. 1彈目相對運動方程 51
4. 1. 2末制導律設計 52
4. 2末制導律特性分析 54
4. 2. 1閉環形式的軌跡解 54
4. 2. 2制導指令的特性 55
4. 2. 3視場角的特性 59
4. 2. 4制導增益的選擇 62
4. 3剩餘時間估計方法 64
4. 4數值仿真與分析 65
4. 4. 1末制導律的性能仿真 65
4. 4. 2仿真對比 67
4. 4. 3制導增益選取方法的驗證 75
4. 5本章小結 78
第5 章多約束條件下針對運動目標的偏置比例導引律 79
5. 1採用偏置比例導引的間接撞擊角度控制 80
5. 1. 1偏置比例導引的一般描述 80
5. 1. 2偏置比例導引律的求解 81
5. 1. 3導引運動閉環解 83
5. 1. 4偏置項的積分值 85
5. 1. 5偏置項的求解 85
5. 1. 6仿真驗證 87
5. 2考慮導引頭視場角和過載限制的攻擊角度控制導引律 92
5. 2. 1針對非機動目標偏置項設計方法的改進 93
5. 2. 2針對機動目標偏置項設計方法的改進 94
5. 2. 3仿真驗證 95
5. 3本章小結 97
第6 章軌跡最佳化的數學模型和多區間偽譜法的基本原理 99
6. 1多約束條件下的再入軌跡最佳化模型 99
6. 1. 1三自由度再入運動模型 99
6. 1. 2約束條件 101
6. 1. 3目標函式 102
6. 2多區間非線性最優控制問題 102
6. 2. 1多區間非線性最優控制問題的一般性描述 102
6. 2. 2多區間最優控制問題的一階最優必要條件 104
6. 3多區間Radau 偽譜法的求解策略 105
6. 3. 1多區間Radau 偽譜法求解策略的提出 105
6. 3. 2多區間Radau 偽譜方法的基本原理 106
6. 3. 3數值近似方法 106
6. 3. 4多區間Radau 偽譜法離散最優控制問題的一般描述 107
6. 4本章小結 108
第7 章自適應Radau 偽譜軌跡最佳化算法 109
7. 1自適應p - Radau 偽譜最佳化算法 109
7. 1. 1解的誤差判定準則 110
7. 1. 2算法步驟 110
7. 1. 3驗證算例 111
7. 2基於密度函式的偽譜格線細化算法 112
7. 2. 1單個區間內的誤差評估準則 113
7. 2. 2基於曲率密度函式的細化策略 113
7. 2. 3算法步驟 115
7. 2. 4驗證算例 115
7. 3自適應hp - Radau 偽譜最佳化算法研究 118
7. 3. 1單個區間內的誤差評估準則 119
7. 3. 2提高單個區間求解精度的策略 120
7. 3. 3算法步驟 122
7. 3. 4比較驗證 122
7. 4本章小結 122
第8 章基於自適應偽譜法的再入軌跡快速最佳化與分析 124
8. 1再入熱載最小軌跡快速最佳化與分析 124
8. 1. 1最佳化模型 124
8. 1. 2仿真參數設定 124
8. 1. 3不同hp 偽譜最佳化方法的比較 125
8. 1. 4不同偽譜方法間的比較分析 127
8. 1. 5自適應hp - Radau 偽譜法最佳化性能分析 129
8. 2再入突防軌跡最佳化與分析 133
8. 2. 1突防軌跡最佳化問題闡述 133
8. 2. 2突防軌跡最佳化的難點與最佳化方法的選取 135
8. 2. 3多階段最佳化解法的一般性描述 136
8. 2. 4路徑點和禁飛區的內點約束 137
8. 2. 5仿真分析 138
8.3本章小結 143
第9 章基於hp - Radau 偽譜法的再入飛行器實時最優制導方法 144
9. 1固定採樣頻率下的實時最優制導算法研究 145
9. 2固定採樣頻率下的實時最優制導算法研究 146
9. 2. 1算法步驟 146
9. 2. 2穩定性分析 147
9. 2. 3制導性能仿真與分析 151
9. 3自由採樣頻率下的實時最優制導算法研究 157
9. 3. 1算法步驟 157
9. 3. 2穩定性分析 158
9. 3. 3制導性能仿真與分析 163
9. 4兩種實時最優制導方法的對比分析 168
9. 4. 1標準條件下的比較 168
9. 4. 2干擾條件下的比較 169
9. 5本章小結 170
第10 章Radau 偽譜方法的收斂性分析 171
10. 1問題陳述 171
10. 2理論基礎 174
10. 3收斂性證明 175
10. 4本章小結 178
附錄A 179
參考文獻 181"
