一种基于广义牛顿迭代的MPSP轨迹设计方法

本发明涉及一种基于广义牛顿迭代的mpsp轨迹设计方法，属于飞行器控制。

背景技术：

1、可重复使用飞行器在能量管理段会受到较强的气动干扰，导致飞行器偏离标称轨迹，因此需要在线规划轨迹。能量管理段轨迹需要满足末端高度、末端速度、末端航迹角、末端航向角、末端位置等多个约束，导致该段轨迹的求解问题变成了一个极为复杂的多约束非线性问题。且传统的设计方法依赖人工经验调整轨迹中的参数，难以做到自动设计。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种基于广义牛顿迭代的mpsp轨迹设计方法。

2、实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于广义牛顿迭代的mpsp轨迹设计方法，所述方法包括如下步骤：

3、s1：建立非线性系统的动力学模型，并利用切比雪夫离散化将状态向量和控制向量进行离散，把连续时间优化问题转化为离散的有限维问题；

4、s2：生成猜测值的初始状态向量x0和初始控制向量u0，并设定节点个数n以及跳出条件：输出误差δy和状态误差δx；

5、s3：计算状态向量近似值和末端输出误差计算状态向量误差

6、s4：判断末端输出误差以及状态向量误差是否均满足跳出条件，即且若满足二者皆满足，则轨迹设计完成，输出最终状态向量xk以及最终控制向量uk，反之则进行s5；

7、s5：用控制向量更新公式更新控制向量；

8、s6：用状态向量更新公式更新状态向量；

9、s7：重复s4。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、本发明解决了传统轨迹规划方法依靠人工经验调整参数、无法满足在线自动解算轨迹的问题。利用切比雪夫多项式近似动力学方程和约束方程，将连续时间轨迹规划问题转化为离散寻根问题，然后用牛顿迭代法求解，将轨迹设计过程中的状态量和控制量都作为求解的变量，并用牛顿法同时求解，降低了算法复杂度，提高了收敛的鲁棒性，在能量管理弹轨迹规划方面具有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种基于广义牛顿迭代的mpsp轨迹设计方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于广义牛顿迭代的mpsp轨迹设计方法，其特征在于：所述s1包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于广义牛顿迭代的mpsp轨迹设计方法，其特征在于：所述s5包括如下步骤：

技术总结
一种基于广义牛顿迭代的MPSP轨迹设计方法，属于飞行器控制技术领域。方法如下：建立动力学模型，把连续时间优化问题转化为离散的有限维问题；生成猜测值的初始状态向量和初始控制向量，并设定跳出条件；计算状态向量近似值和末端输出误差，计算状态向量误差；判断末端输出误差及状态向量误差是否均满足跳出条件；若满足则轨迹设计完成，反之则用控制向量更新公式更新控制向量；用状态向量更新公式更新状态向量。本发明解决了传统轨迹规划方法依靠人工经验调整参数、无法满足在线自动解算轨迹的问题，降低了算法复杂度，提高了收敛的鲁棒性，在能量管理弹轨迹规划方面具有较好的应用前景。

技术研发人员：韦常柱,张延坤,孙智力,浦甲伦,魏金鹏,程杰
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1