技术特征:1.一种快速确定能量最优拦截预测命中点的数值优化方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)、给定自变量X的试探值,并设定系数矩阵u和v;
(2)、由公式(22)和公式(24)计算偏导数矩阵FF′(X);
(3)、由公式(25)计算新的自变量取值Xk+1;
(4)、判断是否收敛;如果ΔXX=XXk+1-XXk小于误差限,计算结束;否则转至步骤(2),重复进行步骤(2)-(4);
其中,步骤(1)中,所述自变量X=[t P fM]T,引入两组等式约束
使拦截弹的速度修正量最小,描述为数学表达式,则目标函数为
J(X)=(v1x-v0x)2+(v1y-v0y)2+(v1z-v0z)2;
至此,把目标存在轨道机动的拦截变轨最小速度修正问题,转化为一个含有等式约束的最优规划问题,该最优规划问题的表达式整理如下:
设带有Lagrange乘子的增广目标函数为
L=J+λ1f1+λ2f2 (14)
由KKT条件,可得
由公式(15)与(16),解得
将公式(18)代入公式(17),得到等式
所以,KKT条件最终转化为三个等式约束
设F(X)=[f1 f2 f3]T (21)
则方程组(21)的解就是拦截变轨最小速度修正问题的最优解;
步骤(2)中,所述公式(22)为方程组F(X)的Jacobi矩阵具体为:
其中,因为f2中不显含P,f3中不显含t,所以
则自变量X的迭代公式可以写为:
XK+1=XK-[F′(XK)]-1·F(XK) (23)
为提高数值计算的稳定性,公式(22)可以转化为公式(24),
所述公式(24)为:![]()
其中,对角阵u和v为步骤(1)所述的系数矩阵;
所述公式(25)为:![]()
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述公式(22)中,各项的解析表达式如下:
因为
并且,显然
所以,只需获得所述J、f1、f2对P、fM的一阶偏导,二阶纯偏导,以及二阶混合偏导,即可获得公式(22)的解析表达式;
将矢量投影在大地直角坐标系,并约定
则
首先,给出J对P、fM的一阶偏导,二阶纯偏导,以及二阶混合偏导,
设
r1h2=r1xh2x+r1yh2y+r1zh2z;![]()
则
因为
所以,设
则
因为
所以
因为
所以,设
则![]()
其次,给出f1对P、fM的一阶偏导,二阶纯偏导,以及二阶混合偏导;因为
χ0=(2m-l2)P2+2klP-k2;
并且,设
所以![]()
设
χ51=χ61·2P2+χ62·2·P-2·r2·χ6·χ63;
χ6=r1-r1h2;![]()
则,![]()
因为
所以
因为
所以
最后,给出f2对fM的一阶偏导,二阶偏导;
因为
所以
至此,由公式(30)至公式(41),并结合公式(26)和公式(27),获得公式(22)的解析表达式,算法完整执行。