基于文化基因算法的多目标优化

针对粒子群算法收敛速度慢、求解精度低的不足,提出了将粒子群改进作为全局搜索,多目标模拟退火算法作为局部搜索的文化基因算法,将交叉和变异操作引入粒子群全局搜索中帮助跳出局部最优。对于多目标优化问题,根据非劣解的拥挤度决定最优值的选取策略,并将该算法用于多目标优化的实际求解中。仿真结果表明,该算法不仅能快速有效地得到Pareto解集,并且能有效地保持所求最优解的多样性。     

剩余飞行时间估计改进算法研究

针对末制导中剩余飞行时间估计算法误差较大,致使制导精度偏低的问题,提出速度弹道轨迹法和弹目视线平均速度法以精确估计剩余飞行时间。速度弹道轨迹法是通过对速度通过的弹道轨迹进行分割积分计算来求解剩余飞行时间;弹目视线平均速度法是在弹目视线上实时计算平均速度的方法来求解剩余飞行时间。将其应用于多约束条件下的飞行器最优末制导律中,仿真结果表明新算法具有很高的估计精度。     

一种连续波系统测速时间误差的自适应修正方法

提出一种针对连续波测量系统测速数据时间不对齐误差的自适应修正方法.在多源信息融合处理解算飞行器轨迹时,将连续波测速数据的时间误差作为待估参数求解.建立飞行器轨迹参数和时间误差的联合求解模型,采用分步优化法给出飞行器轨迹参数和连续波系统中各单台设备的时间误差估计值.实验结果表明:测速数据修正后,匹配程度明显优于修正前,飞行器轨迹参数的计算精度得到显著提高.     

一种变后掠翼导弹弹道快速优化方法

变后掠翼导弹弹道优化问题是一个复杂的多变量优化问题;为了获得变后掠翼导弹飞行弹道,利用Radau伪谱法求解了同时满足路径约束和终端约束条件下的射程最远弹道轨迹;选取后掠角和攻角作为优化控制变量,并通过采取一系列实时性保证策略提高算法的计算效率;仿真结果表明:该方法能够快速优化出满足性能指标和约束条件的弹道轨迹;研究结果可为变后掠翼导弹在线重构的实现提供有益参考。     

复杂约束条件下的再入轨迹迭代求解方法

针对复杂非线性约束条件下,高超声速飞行器再入轨迹优化问题强非线性、多阶段、多约束的特点,提出了一种基于Gauss伪谱法的逐步添加约束的迭代求解方法。完善了规则形状禁飞区约束建模,提出更切实际的禁飞区模型以适应不同任务需求;提出逐步添加约束的迭代求解框架,该框架从解构复杂约束入手,由简至繁逐步添加约束并迭代求解逼近原复杂问题的解;以时间最短为优化目标,对考虑驻点热流密度、过载、动压和禁飞区等多约束的条件下的轨迹优化问题进行仿真计算。仿真结果验证了该算法的正确性、有效性和较好的鲁棒性。     

基于二参数寻优设计点的混合结构可靠性分析算法

针对机械结构中既含随机变量又含区间变量的混合可靠性问题,提出一种基于二参数的混合可靠性分析算法。区间变量使可靠性分析问题变为双层优化问题,为降低双层优化模型对计算效率的影响,将其解耦为概率分析和区间分析高效循环序列迭代模型;在概率分析时,引入两个调 整参数,分别控制搜索步长和搜索方向,以实现寻优设计点、保证收敛的稳定性及搜索效率;在区间分析时,将区间分析问题转化为方便求解的二次规划问题,并结合梯度投影法搜索区间最优点;通过两个案例分析,对所提算法的计算精度和效率进行验证。结果表明：该算法与蒙特卡洛抽样法相比,计算的最大失效概率相对误差均在5%以内,且函数调用次数在1 000次以内即可达到收敛;当功能函数非线性程度较高时,该算法同样具有较高的计算精度、效率及收敛稳定性。     

飞行器轨迹优化的造型降维方法

提出一种基于Bezier曲线造型的降维轨迹优化方法,用于提高轨迹优化的精度。该方法利用Bezier曲线优良的形状刻画能力描述最优轨迹,将优化问题的边界条件化为Bezier曲线的造型参数约束,从而使原问题表示为较低维含造型参数的优化问题,减少了计算量。轨迹造型法可有效协调飞行器动力学模型中不同时间尺度变量动态特性差异对非线性规划求解条件数的不利影响,更易于得到光滑最优解。按照常规高斯伪普法和网格自适应伪谱法分别对一种轨迹优化的原问题和造型降维问题进行了仿真验证,证明了所提出方法的可靠性。     

平流层飞艇上升段轨迹优化的初值选取方法

提出了一种平流层飞艇轨迹优化问题中的初值选取及优化求解方法。首先引入平流层飞艇的三自由度模型,综合考虑静浮力模型、气动力模型、附加质量、常值风场、地球自转、大气环境以及反作用力,并对参数处理后给出了归一化系统方程;其次采用直接配点法将轨迹优化问题转换为非线性规划问题,以最小时间为目标函数,加入初始和终端位置约束、飞行过程约束、状态变量上下界及控制率的约束,从而将具体的动力学问题转换为数学求解问题;然后对优化问题初值选取方法进行分析讨论,结合理论分析及工程经验给出了该优化问题的初值选取方法,保证了可行解的快速求解;最终求得时间最优场景的可行解,仿真结果表明平流层飞艇在几乎全程满功率运行的条件下快速完成上升段的放飞过程,该优化初值选取方法有效可行,且能推广至同类优化问题中,极具有理论和工程应用价值。     

基于解析法最优轨迹的在线实时制导律研究

新型制导系统单纯采用轨迹优化的数值算法的优点是精度高,但耗时长,算法稳定性有待提高,随着计算机技术的发展,耗时长的缺点能得到缓解,但仍然无法满足实时动态制导控制需求。数值法以前,解析法曾得到深入的研究,如果能结合二者的优点,将能更好地达到提升飞行器实时高精度制导控制的效果。用解析法求解了轨迹优化问题中的两点边值问题,并和数值打靶法对比分析了入轨精度和计算时间的差异,得出各自方法的优缺点。     

一种采用自适应变终止结点的样条求解最优轨迹的新算法

探讨了采用样条函数求解弹道参数最优问题的优越性,提出了一种自适应变终止结点的样条插值新算法,用此算法对制导航弹的弹道轨迹进行优化,得到了非常接近实际最优轨迹的解,从而证明了此算法的有效性.此新算法的优点在于它可用于求解复杂模型的轨迹最优问题,对解决实际工程优化问题具有实用价值.