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申请/专利权人：中南大学

摘要：本发明提出了一种基于PSO算法的再入飞行器剖面规划方法，包括以下步骤：S1：对再入飞行器的滑翔段硬约束和软约束，获得飞行器关于上边界和下边界的飞行走廊模型；S2：在飞行走廊模型内部设计分段剖面函数表达式；S3：根据函数表达式，基于PSO算法寻找适应度函数最小的函数系数，完成剖面规划。本发明的规划方法是基于阻力‑速度D‑V剖面的分段规划方法，通过设计函数表达式满足飞行走廊内的约束，易于实现；本发明的规划方法是基于PSO算法，通过将复杂的系数选取问题转化为简单的参数寻优问题，实现高效的剖面规划，因而本发明的规划方法可以提高剖面规划的实时性和快速性。

主权项：1.一种基于PSO算法的再入飞行器剖面规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对再入飞行器滑翔段的硬约束和软约束进行推导，获得飞行器关于上边界和下边界的飞行走廊模型；S2：在飞行走廊模型内部设计分段剖面函数表达式；S3：根据函数表达式，基于PSO算法寻找适应度函数最小的函数系数，完成剖面规划；所述步骤S1包括：S11：将再入飞行器滑翔段峰值驻点热流密度、最大动压以及最大过载约束转化到阻力-速度剖面，画出各约束对应的曲线，确定飞行走廊的上边界；S12：将拟平衡滑翔约束作为软约束，确定飞行走廊的下边界，联合上边界组成飞行器可通过的飞行走廊；所述步骤S2包括：S21：在约束的走廊内，将标准剖面分为四个阶段：温控段、拟平衡滑翔段、常值阻力段和过渡段；S22：温控段和拟平衡滑翔段设计为阻力D对速度V的二次函数形式，函数系数由C加数字下标表示：和，常值阻力段设计为常数：，过渡段设计为一次函数形式，为终端阻力值，为当前能量值，再入终点能量为：；S23：为保证标准剖面各个分段节点处平滑过渡，设计使得节点处斜率相同，将温控段与拟平衡滑翔段间的斜率和拟平衡滑翔段与常值阻力段的斜率作为寻优的对象；S24：根据飞行走廊的构型，选取划分各个阶段节点的速度值以及再入起点处的阻力值和再入终点能量，通过寻优步骤S23中斜率和，即可获得函数表达式的其他系数；所述步骤S24包括：S241：划分各个阶段节点的速度值以及再入起点处的阻力值和再入终点能量；S242：计算温控段斜率表达式；S243：将再入起点及第二个节点的速度值代入斜率表达式并联立；S244：得到温控段一次项和二次项系数，起点坐标代入温控段，得到常数项，温控段函数表达式确定；S245：第二个节点速度值代入温控段表达式求出节点的阻力值；S246：计算拟平衡滑翔段的斜率表达式；S247：代入第二个节点与第三个节点的速度值并联立；S248：得到拟平衡滑翔段的一次项和二次项系数，第二个节点的坐标代入拟平衡滑翔段，得到常数项，拟平衡滑翔段表达式确定；S249：第三个节点的速度代入拟平衡滑翔段表达式，得到常值阻力段阻值；S250：第四个节点坐标和再入终点能量代入过渡段，求得系数；所述步骤S3包括：S31：使用航程误差和总吸热量的组合作为适应度函数，使适应度函数值最小为寻优目标；S32：设置粒子群的种群数目、最大迭代次数、惯性权值、学习因子和加速因子的值，迭代寻优斜率和，以获得规划的剖面所有表达式的系数。

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