学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

远程制导火箭弹弹道优化方法研究

作　者: 白瑜亮
导　师: 孔宪仁
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 制导火箭弹弹道优化序列二次规划罚函数
分类号: TJ760.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 185次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在现代战争中,射程、精度、威力是火箭弹重要的性能指标,其中射程作为最重要的性能指标受到各国的重视。随着现代化武器科学技术飞速发展,世界各国都在试图采用各种技术来有效地增加火箭弹的射程,实现远程精确打击。采用滑翔弹道飞行是一种增加火箭弹射程的方法,但由于受到飞行马赫数、发动机工作时间和发射角度等条件的约束,使得滑翔弹道的弹道特性变得很复杂。弹道优化技术可以在满足约束条件前提下,以射程作为优化指标,给出最优飞行弹道。本文对远程制导火箭弹弹道优化设计进行研究,根据远程制导火箭弹的飞行特点,将整个弹道分为推力不变段、推力可变段和滑翔段。给出了最优控制问题的一般描述,以及如何将一个最优控制问题进行参数化,并推导了梯度计算公式。针对序列二次规划方法,给出了Kuhn-Tucker(K-T)条件。对于有约束问题采用拟牛顿方法证明了一个非线性规划问题与一个二次规划问题等价,对于这个非线性规划问题的求解,等价于每一次迭代计算中对与之等价的二次规划问题的求解。对于Bk矩阵的更新,利用截断Broyden-Flecher-Goldfarb-Shanno(BFGS)修正方法,进行修正。由于序列二次规划法的局部收敛的缺点,本文采用罚函数和一维搜索相结合的方法使其满足全局收敛,并针对子问题无解以及Maratos效应给出了相应的解决方法。在不考虑舵的约束条件下,本文以射程为性能优化指标,飞行马赫数、发射角、发动机工作时间、发动机推力、发动机燃料、末端距离地面高度和弹道倾角为约束条件,采用序列二次规划法对远程制导火箭弹飞行弹道进行优化设计并进行数学仿真。仿真结果表明,所设计的弹道在推力不变段、推力可变段和滑翔段均满足性能指标的要求。证明了本文研究方法的正确性和可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题背景及研究目的意义  9-10
  1.2 远程制导火箭弹发展现状  10
  1.3 弹道优化设计的现状与发展趋势  10-18
  1.4 论文结构和主要内容  18-19
第2章远程制导火箭弹弹道数学模型建立  19-30
  2.1 坐标系定义及其转换  19-21
    2.1.1 坐标系定义  19
    2.1.2 坐标系间的转换  19-21
  2.2 发射坐标系下火箭弹弹道模型的建立  21-29
  2.3 本章小结  29-30
第3章远程制导火箭弹弹道优化方法研究  30-46
  3.1 最优控制问题的一般描述  30-31
  3.2 参数化过程  31-33
  3.3 梯度的计算  33-34
  3.4 序列二次规划法  34-45
    3.4.1 K-T条件  34
    3.4.2 有约束问题的拟牛顿法  34-36
    3.4.3 矩阵Bk的更新  36-37
    3.4.4 罚函数和一维搜索  37-39
    3.4.5 子问题无解的情况  39-40
    3.4.6 Maratos效应  40-43
    3.4.7 迭代收敛的判断条件  43
    3.4.8 优化算法流程  43-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章多约束条件下的弹道设计和优化  46-64
  4.1 无干扰下的最大射程弹道优化分析  46-54
    4.1.1 发射点海拔0m的最大射程优化结果  47-51
    4.1.2 发射点海拔1500m的最大射程优化结果  51-54
  4.2 固定射程弹道优化分析  54-63
    4.2.1 固定射程弹道优化模型  54-55
    4.2.2 固定射程目标点的选择  55-57
    4.2.3 固定射程弹道优化仿真  57-63
  4.3 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-69
致谢  69

远程制导火箭弹弹道优化方法研究

内容摘要

全文目录

相似论文