随机风况下优化飞行器性能的实时二阶最优制导策略
最优化与控制
2015-01-30 v1
摘要
本研究提出了一种用于无人机 (UAV) 的实时制导策略，可通过利用风速和风速梯度的*原位*测量来增强其飞行续航能力。在这些策略中，无人机在平飞过程中对空速和/或航向角指令进行周期性调整，以最小化预测功率需求。本研究中，无人机动力学由三维动态质点模型描述。随机风场模型已被用于分析风在此过程中的影响。遵循空速矢量指令的机载闭环轨迹跟踪逻辑采用反馈线性化方法建模。为了评估这些策略在增强无人机飞行续航能力方面的益处，引入了一种参考策略，其中无人机将在零风条件下以稳态平飞跟随最优空速指令。性能指标定义为相对于无风情况的平均功耗。已在指定时间间隔和无人机不同初始航向角下评估了不同场景。随后定义了相对效益准则，即所提策略相对于参考策略在性能指标上的百分比提升。进行了广泛的数值模拟以展示所提算法的效率和适用性。结果表明，通过利用风能，所提出的实时制导策略在平飞中可能实现功率节省。
引用
@article{arxiv.1501.07576,
title = {Real-Time Second-Order Optimal Guidance Strategies for Optimizing Aircraft Performance in Stochastic Wind Conditions},
author = {Kamran Turkoglu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.07576},
year = {2015}
}
备注
(under review in Aerospace Science and Technology)