發(fā)布時間：2017-05-14 13:12

  本文關(guān)鍵詞：飛行器航跡規(guī)劃與航跡控制算法研究與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 目前在飛行器航跡規(guī)劃和航跡控制這一研究領(lǐng)域中,尋找飛行器最優(yōu)航跡成為一個重要的研究方向。對于軍用飛行器,能夠最大限度的利用地形信息和敵情信息,綜合考慮飛行器的各個相關(guān)的參數(shù),為飛行器設(shè)計出生存概率最大的飛行航跡,是獲取戰(zhàn)爭空間優(yōu)勢的基礎(chǔ)。而目前的航跡規(guī)劃算法時間復雜度比較高,收斂速度較慢,對突發(fā)障礙物的處理往往不及時,不適合戰(zhàn)場環(huán)境下的航跡規(guī)劃。針對這個特點,如果能夠充分考慮飛行器航跡規(guī)劃的實時性要求,設(shè)計出時間復雜性低的航跡規(guī)劃算法,則有望突破傳統(tǒng)的航跡規(guī)劃算法的瓶頸,本文即以此為出發(fā)點,研究飛行器的航跡規(guī)劃和航跡控制算法,及其在飛行器導航中的應(yīng)用。 本文首先對基于柵格法和人工勢場法思想的離線航跡規(guī)劃算法進行了研究。在離線航跡規(guī)劃階段,最優(yōu)全局航跡規(guī)劃和安全走廊可以通過綜合地面計算機的大范圍多種信息的方法來獲得。全局參考航跡的生成算法采用改進的柵格法,安全走廊的寬度由規(guī)劃中的誤差范圍來決定。 其次,本文重點對實時航跡規(guī)劃算法進行了研究。在飛行器運行過程中,在特定的時間間隔內(nèi)要根據(jù)新的信息對參考航跡進行實時的更新。由于障礙物威脅程度的不同,采用了不同的策略來避免與其相撞,這些策略包括:忽略,繞行和躲避。與卡爾曼濾波相結(jié)合可以得到更精確的實時參考航跡。因此,此算法具有使飛行器規(guī)避突然出現(xiàn)的威脅源的實時修正航跡的能力。然后本文提出了用于控制飛行器在跟蹤參考航跡過程中出現(xiàn)的航跡偏移和偏航角的航跡控制算法,該算法能有效地使航跡偏移量和偏航角在給定的時間約束內(nèi)收斂。本文應(yīng)用了輸入輸出線性化理論推導出狀態(tài)反饋控制律。 最后本文實現(xiàn)了飛行器飛行模擬演示系統(tǒng)。系統(tǒng)主要對飛行器飛行過程中的路徑規(guī)劃和航跡控制進行演示,實時的給出飛行過程中的各種主要參數(shù)的變化。仿真結(jié)果證明了航跡規(guī)劃算法和航跡控制算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：航跡規(guī)劃 航跡控制 狀態(tài)反饋
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：V249.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題背景10-12
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 研究的背景、目的和意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 航跡規(guī)劃的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 卡爾曼濾波的發(fā)展概況15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排15-17
• 第2章 飛行器航跡規(guī)劃算法研究17-34
• 2.1 航跡規(guī)劃算法的理論基礎(chǔ)17-18
• 2.1.1 航跡規(guī)劃的定義17
• 2.1.2 柵格法17-18
• 2.1.3 人工勢場法18
• 2.2 航跡規(guī)劃算法的設(shè)計18-19
• 2.2.1 航跡規(guī)劃要滿足的約束18-19
• 2.2.2 航跡規(guī)劃算法的總體結(jié)構(gòu)19
• 2.3 全局航跡規(guī)劃算法19-25
• 2.3.1 基于柵格的最優(yōu)路徑規(guī)劃算法19-21
• 2.3.2 改進的全局路徑規(guī)劃算法21-25
• 2.4 局部動態(tài)航跡規(guī)劃算法25-30
• 2.4.1 改進的障礙物威脅系數(shù)計算方法26-27
• 2.4.2 繞行策略27-29
• 2.4.3 躲避策略29-30
• 2.5 航跡平滑算法30-31
• 2.5.1 算法原理30
• 2.5.2 算法步驟30-31
• 2.6 航跡規(guī)劃算法流程31
• 2.7 本章小結(jié)31-34
• 第3章 飛行器航跡控制算法研究34-51
• 3.1 飛行器航跡控制系統(tǒng)的數(shù)學模型的建立34-36
• 3.1.1 飛機質(zhì)點運動方程的時標分析34-36
• 3.1.2 飛行器質(zhì)點水平運動方程的建立36
• 3.2 卡爾曼濾波算法36-38
• 3.2.1 卡爾曼濾波算法原理36-37
• 3.2.2 隨機線性離散系統(tǒng)的卡爾曼濾波基本方程37
• 3.2.3 卡爾曼濾波過程37-38
• 3.3 航跡反饋控制律的分析38-45
• 3.3.1 輸入輸出線性化理論38-39
• 3.3.2 航跡偏移方程的建立39-40
• 3.3.3 反饋控制律的建立40-43
• 3.3.4 反饋控制律收斂性的證明43-45
• 3.4 反饋控制算法流程45
• 3.5 反饋控制律中各參數(shù)的選取及仿真結(jié)果45-50
• 3.5.1 參數(shù)t 對反饋控制的影響48
• 3.5.2 參數(shù)k1對反饋控制的影響48
• 3.5.3 參數(shù)k2對反饋控制的影響48-50
• 3.5.4 各參數(shù)的取值方法50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 飛行器飛行模擬系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)51-62
• 4.1 引言51
• 4.2 系統(tǒng)功能51-53
• 4.2.1 主顯示區(qū)51-52
• 4.2.2 控制區(qū)52
• 4.2.3 數(shù)據(jù)顯示區(qū)52
• 4.2.4 圖表顯示區(qū)52-53
• 4.3 系統(tǒng)實現(xiàn)方法53
• 4.4 系統(tǒng)運行結(jié)果53-61
• 4.4.1 航跡規(guī)劃算法在系統(tǒng)中的實現(xiàn)55-58
• 4.4.2 卡爾曼濾波算法在系統(tǒng)中的實現(xiàn)58-60
• 4.4.3 狀態(tài)反饋算法在系統(tǒng)中的實現(xiàn)60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-64
• 參考文獻64-68
• 哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文原創(chuàng)性聲明68
• 哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文使用授權(quán)書68
• 哈爾濱工業(yè)大學碩士學位涉密論文管理68-69
• 致謝69

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 馬培蓓;紀軍;;3種多導彈航跡規(guī)劃算法的比較[J];電光與控制;2010年10期

2 郭騰飛;王宏倫;梁宵;;基于流函數(shù)法的無人機航路規(guī)劃[J];戰(zhàn)術(shù)導彈技術(shù);2011年05期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 胡木;基于速度矢量場的航路規(guī)劃技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2010年

2 毛云云;多飛行器協(xié)同航跡規(guī)劃算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

3 宋洋;無人飛行器自主航路規(guī)劃技術(shù)及仿真研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

4 鄒明皓;視景仿真技術(shù)在無人機任務(wù)規(guī)劃中的應(yīng)用與研究[D];電子科技大學;2011年

5 沈燕;復雜戰(zhàn)場環(huán)境下低可觀測飛行器航跡規(guī)劃方法研究[D];南京理工大學;2008年

6 王琦;飛行器航跡規(guī)劃與航跡評價算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

7 張建峰;一種飛行器航跡規(guī)劃算法[D];哈爾濱工程大學;2012年

  本文關(guān)鍵詞：飛行器航跡規(guī)劃與航跡控制算法研究與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：365262