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基于改进遗传算法的平流层飞艇定点悬停控制

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Ｖｏｌ＿３５．Ｎｏ．２　Ｆｅｂ，２０１０　火力与指挥控制　Ｆｉｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ＆Ｃｏｍｍａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　第３５卷第２期　２０１０年２月　

文章编号：１００２—０６４０（２０１０）０２—００２２—０６　

基于改进遗传算法的平流层飞艇定点悬停控制　

王延，周凤岐，周　军，郭建国　（西北工业大学精确制导研究所，西安７１００７２）　

摘要：平流层飞艇定点悬停控制是飞艇应用领域的关键技术。该控制问题可以转化为非线性多目标优化问题来求解。　遗传算法是解决现代非线性多目标优化问题的一种重要方法。但是基本遗传算法在解决定点悬停飞艇实际控制同题时，具有　易陷人局部最优解、在遗传进化过程中随机性较强、搜索效率低下及耗时多等缺陷。通过借鉴并行遗传算法、模拟退火算法和　向量评价遗传算法的基本思想，在基本遗传操作中添加切断算子和拼接算子，设计一种改进遗传算法来改善上述缺陷。仿真　结果表明该方法是有效可行的。　关键词：平流层飞艇，定点悬停，遗传算法，多目标优化　中图分类号：Ｖ２７４　文献标识码：Ａ　

Ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ａｉｒｓｈｉｐ　Ｓｐｏｔ　Ｈｏｖｅｒｉｎｇ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　

ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌ　ｇｏｒｉｔｈｍ　

ＷＡＮＧ　Ｙａｎ，ＺＨＯＵ　Ｆｅｎｇ—ｑｉ，ＺＨＯＵ　Ｊｕｎ，ＧＵＯ　Ｊｉａｎ—ｇｕｏ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏｒ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｇｕｉｄａｎｃｅ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００７２。Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｅ　ａｉｒｓｈｉｐ　ｓｐｏｔ　ｈｏｖｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ａｉｒｓｈｉｐ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　

Ｔｈｉｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｓｏｌｖｅｄ　ｂｙ　ｂｅｉｎｇ　ｔｒａｎｓｌａｔｅｄ　ｉｎｔｏ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｍｕｌｔｉ—ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｍｏｄｅｒｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｂｕｔ　ｉｎ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｉｒｓｈｉｐ　ｓｐｏｔ　ｈｏｖｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｏｂｌｅｍ，Ｓｉｍｐｌｅ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｈａｖｅ　ｓｏｍｅ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅａｓｉｌｙ　

ｇｅｔｔｉｎｇ　ｉｎｔｏ　ｌｏｃａ１　ｏｐｔｉｍａｌ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｓｅｒｉｏｕｓ　ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ，ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｔｉｍｅ　ｃｏｓｔ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｏｖｅｒｃｏｍｅ　ｔｈｅｓｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ，ａｎ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　

ｕｓｅｓ　Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｎｄ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｅｖａｌｕａｔｅｄ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，ａｎｄ　ａｄｄｓ　ｃｕｔ　ｏｐｅｒａｔｏｒ　ａｎｄ　ｓｐｌｉｃｅ　ｏｐｅｒａｔｏｒ　ｉｎ　Ｓｉｍｐｌｅ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ｏｐｅｒａｔｏｒｓ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｉｓ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ　ａｉｒｓｈｉｐ，ｓｐｏｔ　ｈｏｖｅｒ，ｇｅｎｅｔｉｃ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｍｕｌｔｉ—ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　

ＩｎｔｒＯｄｕｃｔｉＯｎ　

Ｔｈｅ　ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｅ　ａｉｒｓｈｉｐ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｓｔｒａｔｅｇｉｃ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，　ｓｔｒａｔｅｇｉｃ　

ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎａｒｙ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｍｉｓｓｉｌｅ　ｄｅｆｅｎｓｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．Ｔｈｅ　ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｅ　ａｉｒｓｈｉｐ　ｈａｓ　

收稿日期：２００８—０９—１１　修回日期：２００９—０２—２７　＊基金项目：国家高新技术发展计划基金资助项目　（２００７ＨＧ０２００１６）　作者简介：王延（１９７９一），男，甘肃天水人，博士研究　生，研究方向：先进控制理论在导航、制导与控　制中的应用。　ｇｒｅａｔ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ａｓ　ａｎ　ｉｄｅａｌ　ｓｔｒａｔｅｇｉｃ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｅｘｃｅｌｌｉｎｇ　ｏｔｈｅｒ　ａｉｒｃｒａｆｔｓ，ｍａｉｎｌｙ　ｂｅｃａｕｓｅ　

ｏｆ　ｔｈｅｉｒ　ｈｅａｖｙ　ｌｏａｄ，ｌｉｔｔｌｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｓｔ，　

ｎｏｉｓｅｌｅｓｓｎｅｓｓ，ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ　ｓｐｏｔ　ｈｏｖｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｑｕａｓｉ—　

ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｔｏ　ｅａｒｔｈ．Ｓｏ，ｉｔ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　

ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｏｃｕｓ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｄｅｃａｄｅ．　Ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｅ　ａｉｒｓｈｉｐ　ｓｐｏｔ　ｈｏｖｅｒｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｓ　

ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ａｉｒｓｈｉｐ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　

ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｒｅｓｏｌｖｅｄ　ｂｙ　ｂｅｉｎｇ　

ｔｒａｎｓｌａｔｅｄ　ｉｎｔｏ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ　ｍｕｌｔｉ—ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ａｌｗａｙｓ　ａ　ｖｅｒｙ　

ｃｏｍｐｌｅｘ　ｐｒｏｂｌｅｍ．　Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ，　ｉｔ’Ｓ　ｓｏｌｖｅｄ　ｂｙ　

ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＧＡ）ｉｓ

　ａｎ　王延，等：基于改进遗传算法的平流层飞艇定点悬停控制　（总第３５－１９３）　・２３・　

ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ　ｍｏｄｅｒｎ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ　ｍｕｌｔｉ—ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ［¨．Ａｓ　ａ　ｓｅｌｆ—　

ａｄａｐｔｉｖｅ，　ｇｌｑｂａｌ—ｏｐｔｉｍａｌ　ａｎｄ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ　

ｓｅａｒｃｈｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅ　ＧＡ’ｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｉｓ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｃｏｎｔａｉｎｓ　ｓｏｍｅ　ｓｔｅｐｓ　ｗｈｉｃｈ　

ａｒｅ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｔｏ　ｂｉｏｌｏｇｙ　ｈｅｒｅｄｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，ｓｕｃｈ　

ａｓ　ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｖａｒｉａｔｉｏｎ，ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｅｔｃ。　ＧＡ　ｈａｓ　ｓｔｒｏｎｇ　ｇｌｏｂａｌ　ｓｅａｒｃｈ　ａｂｉｌｉｔｙ，　ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ。ｉｔ　ｄｏｅｓｎ’ｔ　ｎｅｅｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　

ａｎｄ　ｉｓ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｏｆ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．　

Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｍｏｎ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　

ｍｅｔｈｏｄｓ（ｓｕｃｈ　ａｓ　Ｇｒａｄｉｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ，Ｎｅｗｔｏｎ’ｓ　Ｍｅｔｈｏｄ，　ｅｔｃ），　ＧＡ　ａｖｏｉｄｓ　ｉ１１一ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，　

ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｔｏ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｐｏｉｎｔ　ａｎｄ　ｌｏｃａｌ　ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　

ｍｅｔｈｏｄｓ（ｓｕｃｈ　ａｓ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌ　Ｃａｌｃｕｌｕｓ，Ｐｏｎｔｒｙａｇｉｎ　

Ｍｉｎｉｍａｌ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｅｔｃ），ＧＡ　ａｖｏｉｄｓ　ｉｇｎｏｒｉｎｇ　ｍｕｃｈ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｏｄｅｌ　ｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　

ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ．Ｓｏ　ｉｔ　ｃｏｕｌｄ　ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ　ｔｏ　ｒｅａｌ　ｒｅｓｕｌｔ　ｍｏｒｅ　ｅｘａｃｔｌｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ　ＧＡ　ｈａｄ　ｄｉｓｐｌａｙｅｄ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｉｎ　ａ　ｇｏｏｄ　ｍａｎｙ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　

ｐａｔｈ　ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ　

ｅｖｅｒ　ｓｉｎｃｅ　ｉｔ　ｗａｓ　ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｓｏｍｅ　

ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ　ａｎｄ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｗｅｒｅ　ｕｎｃｏｖｅｒｅｄ．　

Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｓｉｍｐｌｅ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　

Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＳＧＡ）ｉｎ　ｓｏｌｖｉｎｇ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ　ｍｕｌｔｉ—　ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅａｓｉｌｙ　

ｇｅｔｔｉｎｇ　ｉｎｔｏ　ｌｏｃａｌ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ，　ｓｅｒｉｏｕｓ　

ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ，ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｔｉｍｅ　ｃｏｓｔ．．ａｎ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＩＧＡ）ｉｓ　

ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ　ＩＧＡ　ｕｓｅｓ　Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＰＧＡ），Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　

ａｎｄ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｅｖａｌｕａｔｅｄ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ（ＶＥＧＡ）　ｆｏｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，ａｎｄ　ｅｍｐｌｏｙｓ　ｃｕｔ　ｏｐｅｒａｔｏｒ　ａｎｄ　ｓｐｌｉｃｅ　

ｏｐｅｒａｔｏｒ　ａｓ　ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ．　

Ａｉｒｓｈｉｐ　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　Ｍｏｄｅｌ　

Ｔｈｅ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｍａｄｅ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　

ｔｏ　ｓｉｍｐｌｉｆｙ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ：　ｉｔｓ　ｂｕｏｙａｎｃｙ；　③Ｕｓｅ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｗｉｎｄ　ｆｉｅｌｄ　ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ　ｔａｋｅ　ｅａｒｔｈ　ｆｉｘｅｄ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｒａｍｅ　ａｓ　ｉｎｅｒｔｉａｌ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｒａｍｅ．Ｉｔｓ　ｘ　ａｘｉｓ　ｉｓ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｌａｔｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．　

Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｉｒｓｈｉｐ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ　ａｉｒｓｈｉｐ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌｓ　ｉｎ　ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｗｉｎｄ　ｆｉｅｌｄ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ　ｂｙ　Ｅｑ．（１），ｗｈｅｒｅ　一［　，　，　

，ｑ，ｒ］　ｉｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｅ　ｖｅｃｔｏｒ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｏｄｅｌ　（１．１）；Ｍ　ｉｓ　ｍａｓｓ　ｍａｔｒｉｘ；　，　，　ｉｓ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅａｒ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄ　ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ　ｏｎ　ｚ　，Ｙ　，ｚ　ａｘｅｓ　ｏｆ　ｂｏｄｙ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｒａｍｅ；ｇ，ｒ　ｉｓ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｔｈｅ　ａｉｒｓｈｉｐ　ａｎｇｕｌａｒ　ｒａｔｅ　

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平流层飞艇飞行温度限和飞行速度限分析

平流层飞艇飞行温度限和飞行速度限分析

第３２卷第６期　２０１１年６月　宇　航　学　报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ　Ｖｏ１．３２　Ｎ０．６　Ｊｕｎｅ　２Ｏｌ１　

平流层飞艇飞行温度限和飞行速度限分析　

姚　伟，李　勇，郑　威，李林凌　

（中国空问技术研究院研究发展部，北京１０００９４）　

摘　要：平流层飞艇的飞行性能对其飞行安全、机动能力等非常重要。本文结合平流层飞艇的特点，提出“飞　行温度限”和“飞行速度限”对其极限飞行性能进行评估，并在理论分析的基础上，提出相应的估算方法。通过具体　实例，对平流层飞艇的极限飞行性能进行评佶。　关键词：平流层飞艇；飞行性能；飞行温度限；飞行速度限　中图分类号：Ｖ２７４　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—１３２８（２０１１）０６—１２３９—０５　

ＤＯＩ：１０．３８７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—１３２８．２０１１．０６．００５　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｌｉｍｉｔｓ　ａｎｄ　Ｆｌｉｇｈｔ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ　Ｌｉｍｉｔｓ　

ｆｏｒ　Ｓｔｒａｔ０ｓｐｈｅｒｉｃ　Ａｉｒｓｈｉｐ　

ＹＡＯ　Ｗｅｉ，ＬＩ　Ｙｏｎｇ，ＺＨＥＮＧ　Ｗｅｉ，ＬＩ　Ｌｉｎ—ｌｉｎｇ　

（Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈｉｎａ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｐａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆｌｉｇｈｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ａ　ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ　ａｉｒｓｈｉｐ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆｏｒ　ｉｔｓ　ｆｌｉｇｈｔ　ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｍａｎｅｕｖｅｒａｂｉｌｉｔｙ．　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ　ａｉｒｓｈｉｐ，ｃｏｎｃｅｐｔｓ　ｏｆ“ｆｌｉｇｈｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｌｉｍｉｔｓ”（ＦＴＬ）ａｎｄ“ｆｌｉｇｈｔ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｌｉｍｉｔｓ”（ＦＶＬ）ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒｅｍｅ　ｆｌｉｇｈｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄ　ｔｈｅｓｅ　ｅｓｔｉｍａｔｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ＦＴＬ　ａｎｄ　ＦＶＬ　ａｒｅ　ｄｅｒｉｖｅｄ．Ａ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｎａｌｙｚｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ＦＴＬ　ａｎｄ　ＦＶＬ　ｆｏｒ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ　ａｉｒｓｈｉｐ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ　ａｉｒｓｈｉｐ；Ｆｌｉｇｈｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；Ｆｌｉｇｈｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｌｉｍｉｔｓ；Ｆｌｉｇｈｔ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｌｉｍｉｔｓ　

高空飞艇航迹规划的多种随机搜索算法

高空飞艇航迹规划的多种随机搜索算法

高空飞艇航迹规划的多种随机搜索算法

胡正东;夏青;蔡洪

【期刊名称】《计算机仿真》

【年(卷),期】2007(24)7

【摘 要】针对高空飞艇的航迹规划问题进行了分析和计算.考虑到高空飞艇的飞行特征,首先对其航迹规划问题进行了适当简化,转变为求解巡回旅行商问题(TSP),并给出相应的数学描述;然后在此基础上介绍遗传算法、蚁群算法和模拟退火算法,并运用这三种随机搜索算法求解高空飞艇最优航迹;最后通过仿真算例简要地分析和比较了各个随机搜索算法的性能.仿真结果表明以上三种随机搜索算法对于解决规模较大的高空飞艇航迹规划问题是行之有效的,求解效率高于传统搜索算法.

【总页数】4页(P55-58)

【作 者】胡正东;夏青;蔡洪

【作者单位】国防科技大学航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073

【正文语种】中 文

【中图分类】TP183

【相关文献】

1.基于遗传算法的平流层飞艇航迹规划方法研究 [J], 吴雷;李勇;李智斌

2.考虑风场条件的一类平流层飞艇返回过程建模与航迹规划研究 [J], 孙帅;李智斌;田科丰

3.基于SuperMap的平流层飞艇航迹规划和显示系统设计与实现 [J], 桑明月;赵玉梅

4.基于SuperMap的平流层飞艇航迹规划和显示系统设计与实现 [J], 桑明月;赵玉梅

5.基于Gauss伪谱法的平流层飞艇上升段航迹规划 [J], 张礼学;王中伟;杨希祥;宋庆雷

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基于改进DDPG_算法的无人艇自适应控制

基于改进DDPG_算法的无人艇自适应控制

本文网址：/cn/article/doi/10.19693/j.issn.1673-3185.03122期刊网址：

引用格式：宋利飞, 许传毅, 郝乐, 等. 基于改进DDPG算法的无人艇自适应控制[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(1): 137–144.SONG L F, XU C Y, HAO L, et al. Adaptive control of unmanned surface vehicle based on improved DDPG algorithm[J].Chinese Journal of Ship Research, 2024, 19(1): 137–144 (in Chinese). 基于改进DDPG算法的无人艇

自适应控制

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宋利飞1,2，许传毅1,2，郝乐1,2，郭荣1,2，柴威*1,2

1 武汉理工大学 高性能船舶技术教育部重点实验室，湖北 武汉 4300632 武汉理工大学 船海与能源动力工程学院，湖北 武汉 430063

摘 要:［目的］针对水面无人艇（USV）在干扰条件下航行稳定性差的问题，提出一种基于深度强化学习（DRL）算法的智能参数整定方法，以实现对USV在干扰情况下的有效控制。［方法］首先，建立USV动力学模型，结合视线（LOS）法和PID控制器对USV进行航向控制；其次，引入DRL理论，设计智能体环境状态、动作和奖励函数在线调整PID参数；然后，针对深度确定性策略梯度 （DDPG）算法收敛速度慢和训练时容易出现局部最优的情况，提出改进DDPG算法，将原经验池分离为成功经验池和失败经验池；最后，设计自适应批次采样函数，优化经验池回放结构。［结果］仿真实验表明，所改进的算法迅速收敛。同时，在训练后期条件下，基于改进DDPG算法控制器的横向误差和航向角偏差均显著减小，可更快地贴合期望路径后保持更稳定的路径跟踪。［结论］改进后的DDPG算法显著降低了训练时间成本，不仅增强了智能体训练后期的稳态性能，还提高了路径跟踪精度。关键词：无人艇；深度强化学习；智能控制；轨迹跟踪；参数整定中图分类号: U664.82；TP242.6文献标志码: ADOI：10.19693/j.issn.1673-3185.03122

基于H∞鲁棒控制和EA的平流层验证飞艇姿态控制器设计

基于H∞鲁棒控制和EA的平流层验证飞艇姿态控制器设计

基于H∞鲁棒控制和EA的平流层验证飞艇姿态控制器设计

孙烨;陈澜;王志峰

【期刊名称】《计算机测量与控制》

【年(卷),期】2011(19)9

【摘 要】H∞鲁棒控制理论在设计控制系统时,对系统的时域性能未加以考虑,不能保证设计的反馈系统满足期望的时域性能指标；特征结构配置可以依据实际系统的需要配置闭环系统的极点及对应的特征向量,可以满足系统设计对时域指标的要求；为此,基于H∞鲁棒控制和特征结构配置理论,进行了混合优化控制器的设计.将特征结构配置的输出反馈作为内环,将H∞鲁棒控制理论设计的跟踪控制器作为外环,同时兼顾时域与频域性能指标,满足系统对鲁棒性和对指定信号精确跟踪的要求；通过对某平流层飞艇的验证艇的纵向姿态跟踪控制的仿真,结果表明,当选取状态变量v,a,q,θe,δ,T,(θe)/s,δeo,To对应的性能指标系数为c1=0.001,c2=0.001,c3=0.001,c4=0.002,c5=0.002,c6=0.001,c7=0.003,c8=0.01,c9=0.001时,飞艇在有风干扰下仍然能够很好的跟踪输入指令,无稳态误差,调节时间短,仿真效果良好.%Robust control theory doesn' t consider the time-domain performance of the system in the design of control systems, which

can not ensure the design of the feedback system meet the expectations

of the time -domain performance. Eigenstructure assignment can place

closed -loop system poles and the corresponding eigenvectors based on