基于智能方法的轨迹在线规划方法研究

摘要

为了适应环境的不确定性，满足具有机动性和灵活性的飞行任务要求，轨迹在线规划已成为近年来飞行器轨迹规划的重点研究方向。不同于常用的离线轨迹规划和在线制导跟踪，在线轨迹规划方法对于规划方法的快速性和实用性提出了更高的要求，一些传统的轨迹规划方法就存在着应用上的局限性。本文提出了基于智能方法的在线轨迹规划方法，具体阐述了该智能方法的理论基础和实现步骤，并针对小型运载火箭的助推段的飞行过程进行了应用和仿真。 本文介绍了小型运载火箭的研究背景以及在线轨迹规划的研究意义，回顾和整理了国内外已有的各种智能规划方法和在线轨迹规划方法的原理特点和应用实例，为本文的研究方法和应用分析提供参考。针对本次的研究对象，根据动力学原理，对其助推段飞行过程进行建模，得到相应的三自由度非线性数学方程组，为后续方法的应用仿真提供模型基础。 本文介绍了基于多项式的轨迹快速规划方法，分别用合适阶次的多项式来拟合火箭的三级飞行轨迹，通过数学推导来解算实时制导指令，实现轨迹的在线快速规划，得到了其应用仿真效果，并为后续方法的研究提供参考。随后，在标准粒子群算法和模糊控制原理的基础上，介绍了一种基于模糊映射的轨迹在线规划方法。用标准粒子群算法离线生成可行轨迹库，根据专家经验总结不同参数条件下的可行轨迹参数变化规律，利用模糊映射方法在线根据不同参数条件快速规划轨迹，并验证了该方法的可行性。最后，进一步提出了一种预测校正方法对模糊映射生成的轨迹进行在线轨迹修正，提高规划轨迹的鲁棒性和精度，仿真结果显示，该方法能够适用于研究对象的助推段飞行，有较高的实用价值，为今后的轨迹在线规划方法研究提供了新的研究方向和思路。

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