一种基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，通过对飞行器航迹与机翼变弯度控制策略进行耦合设计实现飞行器最佳总体性能，主要包括构建多学科数学分析模型、建立飞行器任务剖面优化问题、采用多阶段Radau伪谱法对任务剖面进行离散化、将连续最优控制问题转化为非线性规划问题、使用多学科耦合梯度计算方法提供准确的梯度信息、选择适用于大规模稀疏NLP问题的求解器迭代求解直至满足收敛准则以及对优化结果进行后处理和分析等步骤。本发明专利技术能够显著提高飞行器的燃料效率、增加航程、优化飞行时间，并在不同任务剖面和飞行条件下提供最优的控制策略和轨迹规划方案，具有重要的理论价值和工程应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于飞机设计与航迹优化，涉及航迹优化及多学科耦合设计，具体为一种基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法。

技术介绍

1、飞行器航迹优化是飞行器方案设计、总体设计和任务规划中的重要组成部分，贯穿于整个飞行器设计过程中，影响着飞行器总体、气动布局、制导控制、动力和结构等多个分系统的设计。通过优化飞行过程中控制变量的变化规律，在完成飞行任务的前提下，有效探索飞行性能边界，显著提高飞行品质，使飞行任务阶段的某个或某些性能指标达到最优。

2、航迹优化问题实际上是一个非线性、带有状态约束和控制约束的最优控制问题，即寻找能够满足各种约束条件下使得某种飞行性能指标最佳的控制规律，并且给出优化的飞行状态。从其数学本质来看，飞行器航迹优化可抽象为包含微分方程、代数方程和不等式等约束下求解泛函极值的开环最优控制问题。进行航迹优化的数值方法主要包括直接法和间接法两种，其中，基于伪谱法的直接法因其效率高、精度好等优点而广泛应用。伪谱法的优势在于能够用少量配点实现较高的离散化精度，同时满足协态映射定理，可以通过航迹最优解推导出协态变量，进而对航迹优化解的最优本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，其特征在于，所述方法在实施时至少包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，其特征在于，步骤SS1中，所述多学科数学分析模型的各子模型中：

3.根据权利要求2所述的基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，其特征在于，上述步骤SS1中，所述飞行动力学子模型采用质点假设建立飞行器纵向平面的动力学方程组，其数学表达式为：

4.根据权利要求1所述的基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，其特征在于，步骤SS2中，建立飞行器任务剖面优化问题过程中：

5...

【技术特征摘要】

1.一种基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，其特征在于，所述方法在实施时至少包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，其特征在于，步骤ss1中，所述多学科数学分析模型的各子模型中：

3.根据权利要求2所述的基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，其特征在于，上述步骤ss1中，所述飞行动力学子模型采用质点假设建立飞行器纵向平面的动力学方程组，其数学表达式为：

4.根据权利要求1所述的基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，其特征在于，步骤ss2中，建立飞行器任务剖面优化问题过程中：

5.根据权利要求1所述的基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，其特征在于，步骤ss3中，采用多阶段radau伪谱法进行任务剖面的离散化，包括如下子步骤：

6.根据权利要求5所述的基于伪谱法的飞行器任务剖面规划仿真分析方法，其特征在于，步骤ss4在实施时至少包括以下子步骤：

7.根据权利要求6所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨体浩，马宇航，王立波，王伟，史亚云，白俊强，李军府，周竞赛，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：