本發(fā)明涉及飛行器軌跡規(guī)劃，具體涉及一種滿(mǎn)足過(guò)載期望設(shè)計(jì)的軌跡快速規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

1、從工程研制的成本考慮，對(duì)飛行器的邊界性能進(jìn)行挖掘時(shí)，盡量不改變飛行器產(chǎn)品本身，首要選擇是從軌跡規(guī)劃的領(lǐng)域去挖掘。軌跡規(guī)劃描述為在給定的約束條件下，基于微分方程反復(fù)迭代，最終找出一種可行的程序角變化規(guī)律。

2、為順利完成飛行器飛行，軌跡規(guī)劃中必須充分考慮各種過(guò)程約束條件，如滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需求的過(guò)載約束、滿(mǎn)足熱環(huán)境需求的動(dòng)壓及駐點(diǎn)熱流約束、滿(mǎn)足控制需求的姿態(tài)變化率及最大值約束等。其中，載荷約束條件一般為飛行過(guò)程中過(guò)載絕對(duì)值不超過(guò)最大值，

3、基于以上過(guò)程約束，若想從軌跡規(guī)劃領(lǐng)域去挖掘飛行器的邊界性能，就需要設(shè)計(jì)更加精細(xì)化的飛行過(guò)載。相關(guān)技術(shù)中，現(xiàn)有方法是設(shè)計(jì)程序角，再看過(guò)載曲線是否滿(mǎn)足最大值約束條件，但這種將過(guò)載作為約束的方法不夠精細(xì)，只能看最大值是否滿(mǎn)足，規(guī)劃出的軌跡也很難滿(mǎn)足過(guò)載精細(xì)化的設(shè)計(jì)要求，不足以達(dá)到挖掘飛行器的邊界性能的目的。而且計(jì)算過(guò)程中需要反復(fù)迭代，必然會(huì)造成計(jì)算量大、計(jì)算速度慢，但在工程研制中，即使在過(guò)載精細(xì)化的設(shè)計(jì)要求下，計(jì)算速度也不能降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是相關(guān)技術(shù)中以過(guò)載作為約束的軌跡規(guī)劃方法計(jì)算速度較慢，且難以滿(mǎn)足過(guò)載精細(xì)化設(shè)計(jì)要求。

2、本技術(shù)實(shí)施例提供一種滿(mǎn)足過(guò)載期望設(shè)計(jì)的軌跡快速規(guī)劃方法，包括以下步驟：

3、基于飛行器的氣動(dòng)參數(shù)，建立法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型；

4、建立飛行器軌跡規(guī)劃模型，以期望過(guò)載作為設(shè)計(jì)值，通過(guò)所述法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型計(jì)算對(duì)應(yīng)攻角和/或側(cè)滑角作為設(shè)計(jì)程序角，以得到滿(mǎn)足期望過(guò)載設(shè)計(jì)值的軌跡。

5、在一種實(shí)施方式中，所述滿(mǎn)足過(guò)載期望設(shè)計(jì)的軌跡快速規(guī)劃方法包括規(guī)劃主動(dòng)段軌跡，所述規(guī)劃主動(dòng)段軌跡包括：

6、基于飛行器主動(dòng)段的氣動(dòng)參數(shù)，建立所述主動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型；

7、建立飛行器主動(dòng)段軌跡規(guī)劃模型，根據(jù)所述飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間段設(shè)計(jì)所述主動(dòng)段的期望過(guò)載，通過(guò)所述主動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型計(jì)算對(duì)應(yīng)攻角和/或側(cè)滑角作為設(shè)計(jì)程序角，以得到滿(mǎn)足所述主動(dòng)段期望過(guò)載設(shè)計(jì)值的主動(dòng)段軌跡。

8、在一種實(shí)施方式中，所述基于飛行器主動(dòng)段的氣動(dòng)參數(shù)，建立所述主動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型包括：

9、將所述飛行器主動(dòng)段的法向過(guò)載離散為系列值，形成主動(dòng)段預(yù)期法向過(guò)載數(shù)組；

10、將所述飛行器主動(dòng)段的質(zhì)量在滿(mǎn)載質(zhì)量和空載質(zhì)量之間離散為系列值，形成主動(dòng)段質(zhì)量數(shù)組；

11、將所述飛行器主動(dòng)段的飛行速度離散為系列值，形成主動(dòng)段飛行速度數(shù)組；

12、將所述飛行器主動(dòng)段的飛行高度離散為系列值，形成主動(dòng)段飛行高度數(shù)組；

13、將所述主動(dòng)段質(zhì)量數(shù)組、主動(dòng)段飛行速度數(shù)組和主動(dòng)段飛行高度數(shù)組作為所述飛行器的當(dāng)前狀態(tài)，計(jì)算出當(dāng)滿(mǎn)足所述主動(dòng)段預(yù)期法向過(guò)載數(shù)組約束時(shí)的法向過(guò)載及其對(duì)應(yīng)攻角，形成所述主動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型。

14、在一種實(shí)施方式中，所述將所述主動(dòng)段質(zhì)量數(shù)組、主動(dòng)段飛行速度數(shù)組和主動(dòng)段飛行高度數(shù)組作為所述飛行器的當(dāng)前狀態(tài)，計(jì)算出當(dāng)滿(mǎn)足所述主動(dòng)段預(yù)期法向過(guò)載數(shù)組約束時(shí)的法向過(guò)載及其對(duì)應(yīng)攻角，形成所述主動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型包括：

15、將所述主動(dòng)段質(zhì)量數(shù)組、主動(dòng)段飛行速度數(shù)組和主動(dòng)段飛行高度數(shù)組作為所述飛行器的當(dāng)前狀態(tài)；

16、根據(jù)主動(dòng)段的初始攻角計(jì)算對(duì)應(yīng)法向過(guò)載ny，側(cè)滑角設(shè)計(jì)為0；

17、計(jì)算公式為：ny＝cn·qz·sz/mass；

18、其中，cn為法向力系數(shù)；qz為動(dòng)壓；sz為飛行器在主動(dòng)段的特征面積；mass為飛行器質(zhì)量；

19、若計(jì)算出的法向過(guò)載不滿(mǎn)足與主動(dòng)段預(yù)期法向過(guò)載數(shù)組約束，則調(diào)整攻角直至計(jì)算出法向過(guò)載滿(mǎn)足與主動(dòng)段預(yù)期法向過(guò)載數(shù)組約束，記錄此刻的攻角；

20、重復(fù)上述步驟直至計(jì)算出所有狀態(tài)的攻角，形成所述主動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型。

21、在一種實(shí)施方式中，當(dāng)攻角達(dá)到所述主動(dòng)段的氣動(dòng)參數(shù)給定的邊界值，計(jì)算出的法向過(guò)載仍不滿(mǎn)足與主動(dòng)段預(yù)期法向過(guò)載數(shù)組約束，則以最接近的邊界攻角代替此刻的攻角。

22、在一種實(shí)施方式中，所述通過(guò)所述主動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型計(jì)算對(duì)應(yīng)攻角和/或側(cè)滑角作為設(shè)計(jì)程序角包括：

23、讀取所述主動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表；

24、根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的飛行器質(zhì)量、飛行高度、飛行速度和期望過(guò)載，代入到所述主動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表進(jìn)行四元插值，得到對(duì)應(yīng)攻角和/或側(cè)滑角作為設(shè)計(jì)程序角。

25、在一種實(shí)施方式中，所述滿(mǎn)足過(guò)載期望設(shè)計(jì)的軌跡快速規(guī)劃方法包括規(guī)劃被動(dòng)段軌跡，所述規(guī)劃被動(dòng)段軌跡包括：

26、基于飛行器被動(dòng)段的氣動(dòng)參數(shù)，得到所述被動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型；

27、建立飛行器被動(dòng)段軌跡規(guī)劃模型，設(shè)計(jì)所述飛行器被動(dòng)段的期望過(guò)載，通過(guò)所述被動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型計(jì)算對(duì)應(yīng)攻角和/或側(cè)滑角作為設(shè)計(jì)程序角，以得到滿(mǎn)足所述被動(dòng)段期望過(guò)載設(shè)計(jì)值的被動(dòng)段軌跡。

28、在一種實(shí)施方式中，所述基于飛行器被動(dòng)段的氣動(dòng)參數(shù)，建立所述被動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型包括：

29、將所述飛行器被動(dòng)段的法向過(guò)載離散為系列值，形成被動(dòng)段預(yù)期法向過(guò)載數(shù)組；

30、將所述飛行器被動(dòng)段的飛行速度離散為系列值，形成被動(dòng)段飛行速度數(shù)組；

31、將所述飛行器被動(dòng)段的飛行高度離散為系列值，形成被動(dòng)段飛行高度數(shù)組；

32、將所述被動(dòng)段飛行速度數(shù)組和被動(dòng)段飛行高度數(shù)組作為所述飛行器的當(dāng)前狀態(tài)，計(jì)算出當(dāng)滿(mǎn)足所述被動(dòng)段預(yù)期法向過(guò)載數(shù)組約束時(shí)的法向過(guò)載及其對(duì)應(yīng)攻角，形成所述被動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型。

33、在一種實(shí)施方式中，建立所述被動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型之前，對(duì)所述被動(dòng)段的氣動(dòng)參數(shù)進(jìn)行配平處理。

34、在一種實(shí)施方式中，所述通過(guò)所述被動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型計(jì)算對(duì)應(yīng)攻角和/或側(cè)滑角作為設(shè)計(jì)程序角包括：

35、讀取所述被動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表；

36、根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻飛行器的飛行高度、飛行速度和期望過(guò)載，代入到所述被動(dòng)段的法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表進(jìn)行三元插值，得到對(duì)應(yīng)攻角和/或側(cè)滑角作為設(shè)計(jì)程序角。

37、本技術(shù)實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果包括：

38、本技術(shù)提供一種滿(mǎn)足過(guò)載期望設(shè)計(jì)的軌跡快速規(guī)劃方法，將過(guò)載作為設(shè)計(jì)期望，能精細(xì)化的設(shè)計(jì)過(guò)載函數(shù)，規(guī)劃的軌跡滿(mǎn)足過(guò)載精細(xì)化要求，從而解決以過(guò)載作為約束的軌跡規(guī)劃方法難以滿(mǎn)足過(guò)載精細(xì)化設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題，從軌跡規(guī)劃領(lǐng)域?qū)︼w行器的邊界性能進(jìn)行有效的挖掘和提升；同時(shí)，基于飛行器的氣動(dòng)參數(shù)，建立法向過(guò)載攻角基礎(chǔ)數(shù)表和/或橫向過(guò)載側(cè)滑角基礎(chǔ)數(shù)表的計(jì)算模型，無(wú)需反復(fù)迭代，有效提升計(jì)算速度。