本發(fā)明涉及變推力發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體是一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量/彈道一體化規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

1、變推力發(fā)動(dòng)機(jī)可根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)推力大小，更合理地分配能量，是當(dāng)前固體發(fā)動(dòng)機(jī)的重要發(fā)展方向之一。變推力飛行器相較于傳統(tǒng)飛行器具備更強(qiáng)大的調(diào)整與機(jī)動(dòng)特性，變推力發(fā)動(dòng)機(jī)彈道規(guī)劃是體現(xiàn)此特性的重要方式，也是目前相對(duì)困難的技術(shù)之一。

2、目前常用的規(guī)劃方法分為間接法與直接法。其中間接法求解思路是利用pontryagin極小值原理和一階最優(yōu)必要條件等將原問題轉(zhuǎn)換為兩點(diǎn)或是多點(diǎn)邊值問題，并進(jìn)一步采用較成熟的數(shù)值方法求解此邊值；直接法求解最優(yōu)控制問題的基本思想是，將原連續(xù)最優(yōu)控制問題離散化，并轉(zhuǎn)換為參數(shù)優(yōu)化問題，再進(jìn)一步通過相關(guān)的優(yōu)化算法對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)直接尋優(yōu)。

3、目前現(xiàn)有技術(shù)中較為常見的彈道規(guī)劃方法大多利用偽譜法將彈道最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題，進(jìn)而用sqp算法求解彈道優(yōu)化設(shè)計(jì)問題；或者利用hp自適應(yīng)偽譜法進(jìn)行離線彈道優(yōu)化，得到多條最優(yōu)彈道控制數(shù)據(jù)后訓(xùn)練bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)制導(dǎo)控制器；或?qū)︼w行器優(yōu)化計(jì)劃建立相應(yīng)模型，采用分段優(yōu)化全程彈道的方法。但目前針對(duì)變推力發(fā)動(dòng)能量彈道耦合特性的彈道規(guī)劃較少，未考慮變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道耦合特性的影響，無法依據(jù)已規(guī)劃彈道特性指導(dǎo)變推力發(fā)動(dòng)機(jī)工作，而且僅根據(jù)變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力可調(diào)特性，規(guī)劃出一條相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能更優(yōu)的彈道，且未考慮變推力發(fā)動(dòng)機(jī)推力約束條件，實(shí)用性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)和彈道耦合問題，本發(fā)明提供一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量/彈道一體化規(guī)劃方法，考慮了能量彈道耦合特性和推力約束條件的問題，使變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的規(guī)劃更具有實(shí)用性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量/彈道一體化規(guī)劃方法，包括如下步驟：

3、步驟1，建立變推力發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力與彈道耦合縱平面模型，以及變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道約束優(yōu)化模型；

4、步驟2，基于所述變推力發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力與彈道耦合縱平面模型與所述變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道約束優(yōu)化模型，建立變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道一體化約束優(yōu)化模型；

5、步驟3，基于高斯偽譜法進(jìn)行參數(shù)化離散，將所述變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道一體化約束優(yōu)化模型轉(zhuǎn)換為非線性的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道一體化直接優(yōu)化模型；

6、步驟4，基于序列二次規(guī)劃方法求解所述變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道一體化直接優(yōu)化模型，變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量秒耗量與喉栓位移的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而獲得喉栓位移指令的變化曲線。

7、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果：

8、1.本發(fā)明考慮了能量彈道耦合特性和推力約束條件的問題，使變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的規(guī)劃更具有實(shí)用性；

9、2.本發(fā)明在規(guī)劃過程中還考慮了推力約束條件，可以根據(jù)已規(guī)劃飛行器特性指導(dǎo)變推力發(fā)動(dòng)機(jī)工作，進(jìn)一步提高規(guī)劃方法的實(shí)用性。

技術(shù)特征：

1.一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量/彈道一體化規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量/彈道一體化規(guī)劃方法，其特征在于，步驟1中，所述變推力發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力與彈道耦合縱平面模型具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量/彈道一體化規(guī)劃方法，其特征在于，步驟1中，所述變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道約束優(yōu)化模型具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量/彈道一體化規(guī)劃方法，其特征在于，步驟3具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量/彈道一體化規(guī)劃方法，其特征在于，步驟4具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量/彈道一體化規(guī)劃方法，包括：建立變推力發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力與彈道耦合縱平面模型，變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道約束優(yōu)化模型；建立變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道一體化約束優(yōu)化模型；基于高斯偽譜法進(jìn)行參數(shù)化離散，將變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道一體化約束優(yōu)化模型轉(zhuǎn)換為非線性的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道一體化直接優(yōu)化模型；基于序列二次規(guī)劃方法求解變推力發(fā)動(dòng)機(jī)能量彈道一體化直接優(yōu)化模型，變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量秒耗量與喉栓位移的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而獲得喉栓位移指令的變化曲線。本發(fā)明應(yīng)用于變推力發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，考慮了能量彈道耦合特性和推力約束條件的問題，使變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的規(guī)劃更具有實(shí)用性。

技術(shù)研發(fā)人員：武澤平,趙一,馬帥超,呂軒,張德權(quán),趙啟揚(yáng),高經(jīng)緯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9