基于遗传算法的超远程制导火箭弹弹道优化设计

摘要

本文的主要内容是基于遗传算法的超远程制导火箭弹的弹道优化设计方法的研究。
　　弹道方案的选择对超远程制导火箭弹的性能影响很大，对其弹道进行优化设计非常有必要。但是，弹道优化是一个包含复杂约束关系的非线性优化问题，需要选择合适的优化算法。针对传统优化算法存在的一些缺点，本文选用了遗传算法。
　　本文首先在超远程制导火箭弹的刚体6DOF弹道数学模型基础上，通过合理的简化，建立了适合弹道优化设计的简化弹道数学模型，而后论述了采用龙格和亚当姆斯混合数值解法求解弹道方程的算法思想。
　　鉴于标准遗传算法存在的一些缺点，本文提出了两种遗传算法的改进思想，其一为基于小生境技术的遗传算法，其二为一种基于分层优化思想和精英个体保留策略的遗传算法。通过测试函数证明了以上两种改进遗传算法都可有效地抑制早熟收敛的现象，适合于解决多峰函数的优化问题。最后通过综合对比，确定了用于本文课题研究的改进遗传算法。
　　在以上的工作基础上，本文先后建立了××-A型和××-B型两种不同超远程制导火箭弹产品的弹道优化数学模型，并采用改进遗传算法对其弹道方案进行了优化设计，完成了总体下达的设计任务，主要工作包括目标函数的定义，设计变量的选择，约束条件处理，对计算结果的分析等内容。
　　本文的研究结果和思想方法对今后相关产品的研制具有一定的借鉴意义和参考价值。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 超远程制导火箭弹的发展现状及趋势

1.3 超远程制导火箭弹的弹道

1.4 弹道的优化设计问题

1.5 本文主要研究内容及意义

1.6 章节安排

第二章 超远程制导火箭弹的弹道数学模型

2.1引言

2.2坐标系定义

2.3火箭弹受的力和力矩

2.4地球模型和标准大气

2.5刚体6DOF弹道数学模型

2.6简化弹道模型

2.7弹道方程数值解算方法

第三章 遗传算法基本理论及改进算法

3.1引言

3.2遗传算法理论基础

3.3常用术语和基本要素

3.4遗传算法主要特点

3.5标准遗传算法

3.6改进遗传算法

3.7遗传算法的测试

3.8本章小结

第四章 ××-A型超远程制导火箭弹的弹道优化设计

4.1引言

4.2设计任务描述

4.3优化模型的建立

4.4基于遗传算法的弹道优化过程

4.5计算结果及分析

4.6本章小结

第五章 ××-B型超远程制导火箭弹的弹道优化设计

5.1引言

5.2设计任务描述

5.3优化数学模型的建立

5.4基于遗传算法的弹道优化过程

5.5计算结果及分析

5.6本章小结

第六章 结论

6.1本文主要工作回顾

6.2后续研究

参考文献

致谢

攻读工程硕士学位期间的研究成果