简化弹道设计方法在运载火箭型号论证中的应用

针对运载火箭构型不确定、目标轨道多、最优化设计工作量大的问题,提出了一种简化弹道设计方法。通过简化动力学方程及设计变量,将构型不确定且难以建模的非线性规划问题转变为适用于多种构型且方便寻优的简化弹道设计方法。对运载火箭执行不同的目标轨道任务进行了分析,将所有的任务按照有无滑行段进行了分类,提出了针对不同任务的弹道拼接方法。采用该简化弹道设计方法对CZ-3B和Falcon9 2种不同构型的火箭实际飞行曲线进行拟合,验证了简化弹道设计方法的正确性。     

基于组合粒子群算法的运载火箭弹道优化设计

提出一种基于粒子群算法和方向加速法组合成的PSO-Powell算法,能进行大范围搜索,其最优解具有全局收敛性。在该算法中,对粒子群算法的参数设置进行了改进,提升了其性能,并引入增广拉格朗日乘子法处理优化问题的约束条件,提高了最优解的精度。仿真结果表明PSO-Powell算法应用于运载火箭弹道优化设计具有良好效果,可以提升运载能力,具有一定工程应用价值。     

基于组合算法的多级固体运载火箭运载能力优化

建立固体运载火箭弹道优化模型,提出一种基于外点罚函数法、遗传算法与方向加速法的组合算法,基于VC平台与MATLAB遗传算法工具箱,实现了太阳同步圆轨道的弹道优化仿真计算.仿真结果表明组合优化算法在解决本类问题时较其它优化算法具有更优的计算速率和计算精度.     

固体运载火箭多约束弹道优化

主动段弹道设计及优化对提高固体运载火箭运载能力具有重要的意义.提出两种有利于工程实现的主动段俯仰程序角设计方法,分别为末级一次开机方式和末级两次开机方式.基于遗传算法与序列二次规划法组成的复合优化算法,实现了两种程序角对应的弹道优化仿真计算,并进行对比分析.仿真结果表明采用末级两次开机的方式可有效提高火箭运载能力.     

运载火箭推力故障下的弹道重构策略研究

面对发动机推力下降故障对运载火箭发射任务可靠性和安全性带来的重大挑战,研究一种基于迭代制导算法的弹道重构策略。通过预先设计救援轨道及飞行诸元、编排诸元切换策略,在完成故障识别和能力预测后,在线切换制导诸元,由迭代制导完成弹道重构,将有效载荷送入救援轨道。将其应用于某型运载火箭进行数学仿真,结果表明该方法能有效提升运载火箭控制系统对推力下降故障的适应能力、提高发射任务可靠性,且易于实现,具有较强的工程应用价值。     

基于迭代制导的运载火箭入轨级弹道设计及仿真

为了实现运载火箭快速高精度入轨,基于迭代制导设计了入轨级制导方案.纵向通道采用基于飞马火箭的线性正切迭代制导律,采用牛顿迭代法快速求解俯仰姿态角;利用纵平面预测得到的纵向关机点状态和关机时间以及侧向通道关机点状态公式,对轨道倾角进行预测控制.数值仿真表明,提出的方法在稳定性、快速性、制导精度等方面均具有相对优良的品质.     

基于遗传算法的弹道优化算法

以空空导弹的末端速度作为性能指标,其弹道倾角视为控制变量,在规定的飞行时间及射程下,优化导弹弹道使得其末端速度最大化;通过采用多项式样条插值的方法估计弹道倾角的变化规律,利用遗传算法进行优化计算弹道倾角采样点数据,最后得到满足条件的优化弹道并进行仿真;仿真结果表明：按此优化方法得到的弹道与比例导引方案弹道相比,大大提高了导弹的末端速度,研究结果对空空导弹的标准弹道设计有一定学术和工程参考价值。     

空舰导弹弹道优化算法

本文对一般空舰导弹的纵向下滑段弹道优化设计进行了探讨;介绍了利用极小值原理解决优化的数值方法;以某空舰导弹为例对该弹道进行了计算,并得出了较满意的结果,可供该弹道的计算机辅助设计参考。     

基于鲸鱼算法的内弹道性能优化

针对某航炮对最大炮口初速越来越高的要求,以提高最大炮口初速为优化设计目标,对弧厚和发射药药 量进行优化设计。选用具有操作简单、跳出局部最优的能力强等优点的鲸鱼算法,将鲸鱼算法与该炮内弹道数学模 型相结合,对内弹道性能进行优化。结果表明：该方法优化效果较好,最大炮口初速得到了有效提升,所采用的鲸 鱼算法与内弹道相结合是可行的,为后续其他类型火炮内弹道设计提供了一定参考。     

运载火箭末级主动离轨弹道优化设计技术

为防止卫星与运载火箭分离后,运载火箭末级长期在轨飞行产生空间碎片,研究了运载火箭末级主动离轨弹道优化设计技术。基于对椭圆轨道任务离轨时运载火箭末级最佳点火姿态的优化设计,该技术能够有效降低末级残骸飞行轨道近地点高度,减少末级残骸在轨寿命。     

基于Kriging模型的武器站炮口扰动优化

炮口扰动是影响顶置武器站射击精度的重要因素。为研究抑制炮口扰动的技术途径,基于有限元理论建立顶置武器站刚柔耦合动力学模型,并通过射击精度试验验证了该模型的准确性。以炮口扰动综合函数为优化目标,构建顶置武器站炮口扰动优化设计模型,应用Kriging序列优化算法实现优化问题的求解。仿真结果表明,考虑部件柔性变形的有限元模型符合真实系统的振动特性,Kriging序列优化算法能够快速有效地用于武器站炮口扰动优化问题的求解。寻优得到的全局最优解,能使顶置武器站炮口扰动得到有效抑制。     

基于内弹道改进型零维模型的装药优化仿真

根据火炮实际射击过程的特点 ,对经典内弹道模型进行部分修正 ,考虑了传火过程及挤进过程等 ,建立了改进型的内弹道零维模型 ,并提出了相应的优化模型 .利用最优化方法对内弹道装药条件、传火及挤进过程进行了优化分析 ,结果表明 :点传火及装药优化分析为提高火炮内弹道性能提供了理论方法和强有力的工具 .     

权函数法在火控弹道模型中的应用

建立了可用于现代火控计算机的火控弹道权函数法模型。介绍了该方法的解处算全过程，指出了其优缺点，随着高性能计算机在火控中的采用，该方法将会引起人们的重视。     

虚拟导引方法在再入滑翔弹道优化中的应用研究

针对飞行器再入大气层后的滑翔弹道,建立了飞行动力学模型,采用设置虚拟目标的导引方法进行优化。提出了几种调控弹道形式和射程的途径,并结合具体算例进行了弹道仿真,具体分析了虚拟目标位置、比例导引系数、攻角等参数对弹道弯曲程度、过载、热流、射程等方面的影响规律,说明综合考虑这些因素可得到理想的弹道优化的结果。     

非均匀参数化方法在弹道优化中的应用

为获得最优滑翔方案弹道,基于制导炮弹质点弹道模型、飞行状态约束条件与最大射程目标函数,建立了增程弹道优化模型。针对传统的均匀参数化方法难以精确逼近最优弹道的问题,将控制时域非均匀离散化,各时间段长度作为优化参数。采用变尺度的非均匀参数化方法和序列二次规划方法相结合,对滑翔方案弹道进行优化。仿真结果显示:相比传统方法,该方法设计的方案弹道的射程更远、终端速度更大,具有更强的弹道性能优势。     

遗传优化算法求解多极值弹道气动参数

应用遗传算法求解弹道气动力参数优化问题，遗传算法是一种模拟自然遗传和达尔文进行理论的随机优算法，该算法具有全局优化能力，对多极值优化，问题尤其有效。     

地基运载火箭交会空间目标弹道快速优化设计

针对地基拦截器与空间目标交会这一复杂非线性优化问题,研究了基于改进粒子群算法的弹道快速优化设计方法.根据拦截交会弹道特点,设计了飞行程序优化模型,融合粒子群搜索的随机性和递进搜索的高效性,构建了适用于拦截交会弹道设计这类复杂非线性优化问题的改进粒子群算法.采用该改进粒子群算法进行拦截交会弹道仿真,结果表明,该改进粒子群算法计算精度较高,优化耗时较少,能够实现拦截交会弹道的快速优化设计.     

基于高斯伪谱法的滑翔弹道优化算法研究

为了提高滑翔增程制导炮弹方案弹道的优化效率,提出了一种基于高斯伪谱法的方案弹道优化方法。以滑翔时间最短为性能指标,滑翔舵偏角为设计变量,建立了纵向平面内弹道优化模型,采用高斯伪谱法对状态量和控制量进行了离散,将最优控制问题转换为非线性规划问题,并利用序列二次规划法对其进行了求解,仿真结果表明该方法收敛域大,对初值不敏感,优化精度高,可为远程制导炮弹的方案弹道优化设计提供一定的参考。     

基于伪谱方法的机动弹道优化研究

文中从多约束最优控制的角度对最优机动弹道进行了研究。首先建立无量纲化的弹道动力学方程组并提炼出关键性能参数;其次使用Legendre伪谱方法将多约束的机动弹道优化问题转化为非线性规划问题,并采用序列二次规划方法进行求解。优化算例结果表明文中的优化模型与优化方法是合理可行的。此外,对弹道模型性能参数与最优机动射程之间的关系进行分析,结果表明:最大升阻比对机动射程影响较大,参考升重比对机动射程具有一定影响。     

基于混合粒子群优化算法的火箭弹内弹道优化设计

针对无控火箭弹的内弹道优化问题,以增加射程为目标,在发动机总冲恒定的约束条件下,分别建立了固体火箭发动机单室单推模式和单室双推模式的内弹道数学模型和优化模型,采用改进的混合粒子群优化算法,对固体火箭发动机的内弹道特性进行优化设计,求得了全局最优解。仿真结果表明,提出的混合粒子群优化算法具有较好的全局寻优能力和鲁棒性,是解决固体火箭发动机内弹道优化问题的有效方法; 设计的优化策略将某型122 mm无控火箭弹的最远射程提高了3.75%～4.45%,仿真结果对无控火箭弹的总体设计具有一定的理论指导意义。