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作者简介 何 珮 女 河北清苑人 博士生 hepei sohu com
航 迹 跟 踪 的 优 化 方 法 研 究
何 珮 屈香菊 武 哲
北京航空航天大学 飞行器设计与应用力学系 北京
摘 要 最优航迹跟踪要求飞机的实际飞行航迹与理想航迹的偏差最小
但若采用按偏差的最优控制方法 会造成控制变量的剧烈震荡 为了解决控制变量的
剧烈震荡问题 提出了一种新的偏差微分综合控制方法 通过对参考航迹的跟踪验
证 表明该方法有效地解决了控制变量最优解的振荡问题 并实现了精确的航迹跟踪
性能
关 键 词 航迹控制 飞行轨迹 飞行控制
中图分类号 V
文献标识码 A 文 章 编 号
Study of optimization method for flight path following
He Pei Qu Xiangju Wu Zhe
Dept of Flight Vehicle Design and Applied Mechanics Beijing University of Aeronautics and Astronautics Beijing China
Abstract Minimizing the tracking deviation between the real path and the referenced path can produce optimal
following path but it will bring a considerable oscillation of optimal control variables In order to alleviate the con
siderable oscillation a new integrated control method that combines the deviation with its differential was presented
The numerical application of the integrated control method demonstrates that the proposed method is effective and
valid with respect to the possible oscillation of optimal control variables Consequently the precision performance of
the flight path following is further realized
Key words flight path control flight paths flight control
航迹跟踪是航迹规划系统的重要组成部分
研究如何控制飞机跟踪在航迹规划中得到的参考
航迹 由于突防飞机进行地形跟踪地形回避威
胁回避飞行时 参考航迹往往比较曲折 飞机在跟
踪参考航迹飞行时 只能用非线性控制理论进行
飞行控制研究
航迹跟踪问题属于带约束的最
优控制问题 参数最优化方法是解决方法之一
本文在控制变量参数化的基础上 将航迹跟
踪问题转化为参数优化问题 在按航迹偏差最小
确定性能指标时 控制变量出现剧烈振荡 Hess
等人采用 阶低通数字滤波器对控制变量进行滤
波处理来消除振荡 Matteis
等人通过在性能指
标中引入对控制变量的惩罚项 采用局部优化的
方法来避免解的振荡 但是对于不同的问题 引入
的惩罚项又是不同的 所以如何选择合适的惩罚
项又限制了该方法的使用 为此 本文提出了一种
新的偏差微分综合控制方法 在性能指标中引入
偏差微分项 通过对参考航迹的跟踪验证 表明该
控制方法能够抑制解的振荡 求得合理有效的控
制律
1 航迹跟踪最优控制问题的描述
考虑完全非线性系统
x
fx u
y
gx
式中 状态向量 x R
n
控制向量 u R
r
输出向
量 y R
m
f g 为光滑函数 式 表示系统的动
年 月
第卷 第期
北 京 航 空 航 天 大 学 学 报
Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics
July
Vol No