Planificación de Trayectorias Robusta de Proyectiles Guiados por Deslizamiento con Maniobrabilidad Débil
Autores: Yin, Qiulin; Chen, Qi; Wang, Zhongyuan; Wang, Qinghai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Planificación de Trayectorias Robusta de Proyectiles Guiados por Deslizamiento con Maniobrabilidad Débil
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Restricciones
Proyectiles guiados por deslizamiento
Esquemas de trayectoria
Incertidumbres
Planificación de trayectoria robusta en bucle cerrado
Capacidad de control
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Debido a las limitaciones en las plataformas de lanzamiento y los costos, la maniobrabilidad de los proyectiles guiados por planeo es limitada, lo que requiere un diseño racional de sus esquemas de trayectoria. Para reducir la sensibilidad de los esquemas de trayectoria a las incertidumbres, al tiempo que se asegura la compatibilidad entre los esquemas de vuelo y los sistemas de control de guía y se explota completamente la capacidad de control del proyectil, se propone un método de planificación de trayectoria robusto en bucle cerrado. Se establecen modelos de los principales factores inciertos y la desviación del estado en el punto de inicio del control. Basado en el método NIPCE, el modelo dinámico estocástico se transforma en un modelo determinista de alta dimensión con coeficientes PCE como variables de estado, y se obtiene la ley de propagación de la incertidumbre. Se emplea un algoritmo PID para diseñar una ley de guía de seguimiento basada en la retroalimentación del error de posición, y se establecen modelos de planificación de trayectoria robusta en bucle abierto y cerrado en consecuencia. El problema de control óptimo se resuelve transformándolo en un problema de programación no lineal utilizando el método de tiro directo. Nuestros resultados de simulación indican que el método NIPCE puede mejorar significativamente la eficiencia computacional de la propagación de la incertidumbre mientras se asegura la precisión; en comparación con MCS paralelo, el tiempo de cálculo se reduce en un 96.8%. La planificación robusta en bucle abierto puede mitigar efectivamente la sensibilidad de las trayectorias de planeo a las incertidumbres (las desviaciones estándar de la altitud terminal y las desviaciones laterales se reducen en un 23.6% y un 35.3%, respectivamente, en comparación con la planificación determinista) pero no puede eliminar completamente la dispersión terminal. La planificación robusta en bucle cerrado mejora efectivamente el consumo de esfuerzo de control sobre la base de la planificación en bucle abierto.
Descripción
Debido a las limitaciones en las plataformas de lanzamiento y los costos, la maniobrabilidad de los proyectiles guiados por planeo es limitada, lo que requiere un diseño racional de sus esquemas de trayectoria. Para reducir la sensibilidad de los esquemas de trayectoria a las incertidumbres, al tiempo que se asegura la compatibilidad entre los esquemas de vuelo y los sistemas de control de guía y se explota completamente la capacidad de control del proyectil, se propone un método de planificación de trayectoria robusto en bucle cerrado. Se establecen modelos de los principales factores inciertos y la desviación del estado en el punto de inicio del control. Basado en el método NIPCE, el modelo dinámico estocástico se transforma en un modelo determinista de alta dimensión con coeficientes PCE como variables de estado, y se obtiene la ley de propagación de la incertidumbre. Se emplea un algoritmo PID para diseñar una ley de guía de seguimiento basada en la retroalimentación del error de posición, y se establecen modelos de planificación de trayectoria robusta en bucle abierto y cerrado en consecuencia. El problema de control óptimo se resuelve transformándolo en un problema de programación no lineal utilizando el método de tiro directo. Nuestros resultados de simulación indican que el método NIPCE puede mejorar significativamente la eficiencia computacional de la propagación de la incertidumbre mientras se asegura la precisión; en comparación con MCS paralelo, el tiempo de cálculo se reduce en un 96.8%. La planificación robusta en bucle abierto puede mitigar efectivamente la sensibilidad de las trayectorias de planeo a las incertidumbres (las desviaciones estándar de la altitud terminal y las desviaciones laterales se reducen en un 23.6% y un 35.3%, respectivamente, en comparación con la planificación determinista) pero no puede eliminar completamente la dispersión terminal. La planificación robusta en bucle cerrado mejora efectivamente el consumo de esfuerzo de control sobre la base de la planificación en bucle abierto.