基于Karhunen-Loève展开的分布式变体飞行器最优控制方法

• 作者: 方海 谷良贤 赤丰华 龚春林
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 分布式变体 变体飞行器 Karhunen-Loève展开 代理模型 最优控制 hp自适应伪谱方法
• 年，卷（期）: 2018,（2）
• 所属期刊栏目: 流体力学与飞行力学
• 页码范围: 83-96
• 页数: 14页
• 分类号: V212
• 语种: 中文
• DOI: 10.7527/S1000-6893.2017.21518

摘要

针对分布式变体飞行器变形规律优化问题的特殊性和计算困难性,提出了一种有效的解决方法.该问题的变形变量在空间和时间上均具有无穷维度,求解难点体现在:现有最优控制方法无法直接求解无穷维控制量问题;变形引起的气动模型数据维度增加,计算量呈级数增长,制约了优化求解.针对这两个问题,基于Karhunen-Loève展开方法对分布变形域进行离散和降维,采用有限维变形控制参数和几何模态描述,将原优化问题转化为可求解的有限维最优控制问题;采用Kriging方法和拉丁超立方抽样(LHS)方法构造了与变形控制参数相关的气动代理模型,大幅降低求解该问题的严重计算负担;结合离散降维最优控制模型和气动代理模型,基于hp自适应伪谱方法,建立了变形规律优化求解过程.以翼型分布式变体问题为例,对给定的飞行任务要求,以燃料消耗最省为目标,实现了全弹道翼型变形过程和迎角、燃油消耗率等控制量的同时优化,获得了更省能量的变体飞行方案,验证了所提方法的可行性.本文所发展方法具有通用性,能扩展到机体/弹体等更为复杂的变体形式,可为未来变体飞行技术发展提供支持.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	谷良贤	西北工业大学航天学院陕西省空天飞行器设计重点实验室	145	1009	16.0	22.0
5	龚春林	西北工业大学航天学院陕西省空天飞行器设计重点实验室	79	635	14.0	20.0
9	方海	西北工业大学航天学院	3	9	2.0	3.0
10	赤丰华	西北工业大学航天学院陕西省空天飞行器设计重点实验室	1	2	1.0	1.0