一种样本数据生成方法及装置、存储介质制造方法及图纸

一种样本数据生成方法及装置、计算机可读存储介质，所述样本数据生成方法包括：建立火箭垂直回收的燃料最优控制问题模型；根据所述燃料最优控制问题模型，建立对应的逆问题模型；根据所述逆问题模型生成样本数据。本实施例提供的方案，基于逆问题模型生成样本数据，避免了正向求解燃料最优问题，耗时较少，具备更高的样本生成效率。更高的样本生成效率。更高的样本生成效率。

【技术实现步骤摘要】
一种样本数据生成方法及装置、存储介质


[0001]本文涉及智能控制技术，尤指一种样本数据生成方法及装置、存储介质。

技术介绍

[0002]随着国际商业火箭公司如太空探索公司(SpaceX)、蓝色起源(Blue Origin)等相继成功研制了可重复使用的火箭飞行器，火箭垂直回收技术成为学术界和世界各大航天机构的研究热门。火箭一子级在完成发射任务后再入返回时，受到稠密大气等诸多不确定的干扰，对精确着陆制导算法带来了严峻的考验。由于起始条件的不确定性，且火箭下降的时间较短，传统算法无法满足强自适应性、实时性等需求。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供了一种样本数据生成方法及装置，可以降低样本数据生成时间。
[0004]本申请实施例提供了一种样本数据生成方法，包括：
[0005]建立火箭垂直回收的燃料最优控制问题模型；
[0006]根据所述燃料最优控制问题模型，建立对应的逆问题模型；
[0007]根据所述逆问题模型生成样本数据。
[0008]在一示例性实施例中，所述根据所述逆问题模型生成样本数据包括：
[0009]确定积分初值；
[0010]根据所述积分初值以及下述微分方程式，进行数值积分；
[0011][0012]当满足预设条件时，停止积分，获得样本数据；
[0013]其中，τ为逆向时间独立变量，其取值为τ0至τ
f
，τ0为着陆段的最终时刻，τ
f
为着陆段的起始时刻；r(τ)，v(τ)和m(τ)分别表示τ时刻所述火箭的位置矢量、速度矢量和质量，g表示重力加速度矢量，u(τ)和n
T
(τ)分别表示τ时刻所述火箭的推力的大小和方向，I
sp
为火箭的发动机的比冲，g0为地球海平面重力常量，λ
r
(τ)，λ
v
(τ)，λ
m
(τ)分别为位置矢量的协态变量、速度矢量的协态变量和质量的协态变量。
[0014]在一示例性实施例中，所述确定积分初值包括：
[0015]确定积分初值X
i
(τ0)＝[r(τ0)；v(τ0)；m(τ0)；λ
r
(τ0)；λ
v
(τ0)；λ
m
(τ0)]；其中，r(τ0)为着陆段的最终时刻期望的位置矢量，v(τ0)为着陆段的最终时刻期望的速度矢量；随机选取m(τ0)∈[m
f,min
,m
f,max
],m
f,min
为火箭在着陆段的最终时刻的质量最小值，m
f,max
为所述火箭在着陆段的最终时刻的质量最大值；
[0016]所述λ
m
(τ0)＝0，所述λ
r
(τ0),λ
v
(τ0)根据如下方式确定：
[0017][0018][0019][0020]其中，m
f
即m(τ0)；T
max
为所述火箭的推力幅值的最大值；随机选取且随机选取且以火箭的最终着陆点为中心点，以重力加速度的反方向为y轴，建立xyz三轴坐标系，和分别表示x、y、z坐标轴方向上的单位矢量，θ
max
为火箭的推力方向与y轴的夹角的最大值。
[0021]在一示例性实施例中，所述所述k为预设值。
[0022]在一示例性实施例中，所述θ
max
＝15
°
，0≤k≤12。
[0023]在一示例性实施例中，所述k＝6。
[0024]在一示例性实施例中，所述预设条件包括以下至少之一：
[0025]积分时长满足：τ＝＝τ
max
，τ
max
为所述火箭着陆段的起始时刻至最终时刻的时长；
[0026]质量条件约束满足：m(τ)＝＝m
max
，所述m
max
为火箭燃料满载时的质量；
[0027]违反路径约束：其中γ表示路径约束的极限角，r
x
(τ)，r
y
(τ)和r
z
(τ)分别表示τ时刻位置矢量r(τ)在x轴、y轴、z轴的分量。
[0028]本申请实施例提供一种样本数据生成装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现上述样本数据生成方法。
[0029]本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述样本数据生成方法。
[0030]本申请实施例提供一种样本数据生成方法及装置，存储介质，所述样本数据生成方法包括：建立火箭回收的燃料最优控制问题模型；根据所述燃料最优控制问题模型，建立
对应的逆问题模型；根据所述逆问题模型生成样本数据。本申请实施例所提供的方法，基于逆问题模型生成样本数据，避免了正向求解燃料最优问题，耗时较少，具备更高的样本生成效率。
[0031]本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
[0032]附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
[0033]图1为本申请实施例提供的样本数据生成方法流程图；
[0034]图2为一示例性实施例提供的坐标系及火箭路径约束示意图；
[0035]图3为一示例性实施例提供的推力方向的角度和推力指向约束示意图；
[0036]图4为一示例性实施例提供的多条样本轨迹示意图；
[0037]图5为一示例性实施例提供的样本轨迹端点分布情况示意图；
[0038]图6为一示例性实施例提供的推力曲线与间接法所得的推力曲线对比示意图；
[0039]图7为本申请实施例提供的样本数据生成装置示意图；
[0040]图8为本申请实施例提供的计算机可读存储介质示意图。
具体实施方式
[0041]本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
[0042]本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种样本数据生成方法，其特征在于，包括：建立火箭垂直回收的燃料最优控制问题模型；根据所述燃料最优控制问题模型，建立对应的逆问题模型；根据所述逆问题模型生成样本数据。2.根据权利要求1所述的样本数据生成方法，其特征在于，所述根据所述逆问题模型生成样本数据包括：确定积分初值；根据所述积分初值以及下述微分方程式，进行数值积分；当满足预设条件时，停止积分，获得样本数据；其中，τ为逆向时间独立变量，其取值为τ0至τ
f
，τ0为着陆段的最终时刻，τ
f
为着陆段的起始时刻；r(τ)，v(τ)和m(τ)分别表示τ时刻所述火箭的位置矢量、速度矢量和质量，g表示重力加速度矢量，u(τ)和n
T
(τ)分别表示τ时刻所述火箭的推力的大小和方向，I
sp
为火箭的发动机的比冲，g0为地球海平面重力常量，λ
r
(τ)，λ
v
(τ)，λ
m
(τ)分别为位置矢量的协态变量、速度矢量的协态变量和质量的协态变量。3.根据权利要求2所述的样本数据生成方法，其特征在于，所述确定积分初值包括：确定积分初值X
i
(τ0)＝[r(τ0)；v(τ0)；m(τ0)；λ
r
(τ0)；λ
v
(τ0)；λ
m
(τ0)]；其中，r(τ0)为着陆段的最终时刻期望的位置矢量，v(τ0)为着陆段的最终时刻期望的速度矢量；随机选取m(τ0)∈[m
f,min
,m
f,max
],m
f,min
为火箭在着陆段的最终时刻的质量最小值，m
f,max
为所述火箭在着陆段的最终时刻的质量最大值；所述λ
m
(τ0)＝0，所述λ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚胜平，宋雨，苗新元，程林，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：