کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
8057224 1520054 2018 33 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Autonomous entry guidance using Linear Pseudospectral Model Predictive Control
ترجمه فارسی عنوان
هدایت ورودی مستقل با استفاده از کنترل پیش بینی کننده مدل خطی مستطیل شکل
کلمات کلیدی
الگوریتم هدایت ورودی، روش شبه روش اسپینال خطی، کنترل پیش بینی مدل، آسانسور بالا برای کشیدن نسبت وسیله نقلیه،
ترجمه چکیده
این مقاله با هدف توسعه یک روش هدایت ورودی مستقل است که نیازی به تنظیمات وابسته به ماموریت ندارد و برای طیف گسترده ای از سناریوهای ورود با مقصد های جهانی قابل استفاده است. در ابتدا یک سیستم دینامیکی ورودی کاهش یافته بدون خطی با حرکات جانبی و طولی و همچنین یک زمین کروی و چرخشی پیشنهاد شده است. این سیستم نسبت عمودی و جانبی نسبت به نسبت نسبت نسبت به کشیدن نسبت به موقعیت و زاویه متغیر متغیر با انرژی به عنوان متغیر مستقل است. این یک دقت محاسباتی بالا دارد و تنها سه معادله دیفرانسیل وجود دارد. ثانیا، یک مشکل برنامه ریزی مسیری با تنها دو انحراف بانک براساس این سیستم کاهش یافته با کنترل پارامتریک طراحی شده است. روش پیش بینی یکپارچه سازی و روش خطی سازی برای انتقال مسئله برنامه ریزی اولیه به تکرار حل یک گروه از معادلات دینامیکی خطی اعمال می شود. روش گسوس شبه اسپکتروال و محاسبه تغییرات برای گسسته کردن آنها به کار گرفته می شود تا مجموعه ای از فرمول های تصحیحی تحلیلی را برای رفع خطاهای نهایی، ریاضی، که با دقت بالا با تعداد کمی از نقاط به دست می آید، بوجود آورد. علاوه بر این، این پارامترهای کنترل شامل نه تنها مقدار زاویه بانک، بلکه نقاط معکوس بانک است که به طور قابل توجهی توانایی آن در شکل دادن مسیر ورود را افزایش می دهد. پس از آخرین تغییر در بانک، قوانین هدایت جانبی و طولی طراحی شده اند تا مانع محدودیت های متعدد نهایی شوند. تست اسمی و شبیه سازی مونت کارلو در مورد روش پیشنهادی و مقایسه با روش معمول پیش بینی کننده-اصلاح انجام شده است. نتایج نشان می دهد که حتی در محیط های بسیار پراکنده، این روش کاربرد گسترده ای دارد، قوی بودن و عملکرد عالی. علاوه بر این، بهره وری محاسباتی آن بسیار بالا است که به اندازه کافی مورد نیاز در برنامه پردازنده را ارضا می کند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی هوافضا
پیش نمایش مقاله
هدایت ورودی مستقل با استفاده از کنترل پیش بینی کننده مدل خطی مستطیل شکل
چکیده انگلیسی
This paper aims at developing an autonomous entry guidance method that requires no mission-dependent adjustments and will be applicable to a wide range of entry scenarios with worldwide destinations. Firstly, a nonlinear reduced-order entry dynamical system with coupled lateral and longitudinal motions as well as a spherical and rotating Earth is proposed. This system relates the vertical and lateral lift-to-drag ratio profiles to the position and azimuth angle variables with the energy as the independent variable. It has a high computational accuracy even only three differential equations are involved. Secondly, a trajectory planning problem with only two bank reversals is formulated based on this reduced-order system with parameterized control. Trajectory integration prediction and linearization method are applied to transfer the original planning problem into iteratively solving a group of linear dynamical equations. Gauss Pseudospectral Method and Calculus of variations are employed to discrete them so as to derive a series of analytical correction formulas to eliminate the final errors, mathematically, which achieves high accuracy with a small number of points. Moreover, these control parameters include not only the magnitude of bank angle, but also bank reversal points, which will significantly increase its ability to shape the entry trajectory. After the last bank reversal, lateral and longitudinal guidance laws are designed to ensure multiple final constraints. Nominal testing and Monte Carlo simulations on the proposed method and the comparison with the typical predictor-corrector method are carried out. Results demonstrate that, even in highly dispersed environments, this method has wide applicability, strong robustness, and excellent performance. Moreover, its computational efficiency is so high that it sufficiently satisfies the requirement on onboard application.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Aerospace Science and Technology - Volume 80, September 2018, Pages 38-55
نویسندگان
, , , ,