申请/专利权人：西安现代控制技术研究所

申请日：2024-03-14

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN117892558B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/15;G06F111/10;G06F111/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.14#授权;2024.05.03#实质审查的生效;2024.04.16#公开

摘要：本发明公开了一种超远程制导火箭多学科动态优化模型构建方法，首先确定优化变量和优化目标，建立带权重多目标优化函数，并进行归一化处理；然后按照优化目标重要程度，设计各目标动态协调权重系数调整策略；接下来确定过程约束条件，建立带权重惩罚函数，并进行归一化处理；之后根据约束达到情况，设计各约束动态自适应权重系数调整策略；最后构建统一优化函数，将带约束优化问题转化为无约束优化问题。本发明实现了优化函数中多目标权重动态协调匹配，促进优化结果在有限时间内快速收敛，简单有效，易于工程实现。

主权项：1.一种超远程制导火箭多学科动态优化模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：确定优化变量和优化目标，建立带权重多目标优化函数，并进行归一化处理；在大于火箭最大飞行时间的时间段内，对火箭飞行过程中的攻角变化率曲线等间距取n个点得到攻角变化率序列将攻角变化率序列作为优化变量；攻角变化率的上下限为±5°s；选取火箭初始质量、火箭驻点总加热量、火箭舵前缘总加热量、火箭落点偏差、火箭落速偏差、火箭落角偏差、火箭落点攻角为优化目标；建立多目标优化函数如下： 其中m0为火箭初始质量；Qf为火箭驻点总加热量，Qdf为火箭舵前缘总加热量；xf，yf分别为制导火箭落点在发射系轴向和法向位置，xt，yt分别为目标点在发射系轴向和法向位置；θf和Vf分别为火箭落角和火箭落速，θd和Vd分别为火箭期望落角和火箭期望落速；αf为火箭落点攻角；火箭驻点总加热量和火箭舵前缘总加热量由热流密度积分得到： 其中tf为总飞行时间，qs，qds分别为火箭驻点热流密度和火箭舵前缘热流密度；将式1改写为以下带权重多目标优化函数，并进行归一化处理： 其中wi，i＝1，...，7分别为各优化目标权重；mmax为火箭初始质量预估最大值，Qmax，Qdmax分别为火箭驻点总加热量预估最大值和火箭舵前缘总加热量预估最大值，Δ为火箭落点偏差预估最大值，dθmax为火箭落角偏差预估最大值，dVmax为火箭落速偏差预估最大值，dαmax为火箭落点攻角绝对值预估最大值；步骤2：按照优化目标重要程度，设计各目标权重调整策略；采用九标度法对火箭初始质量、火箭驻点总加热量、火箭舵前缘总加热量、火箭落点偏差、火箭落速偏差、火箭落角偏差、火箭落点攻角各优化目标的重要性进行标度，标度的取值范围为1至9，每个标度值的含义表示如下：标度值为1表示同样重要；标度值为3表示稍微重要；标度值为5表示明显重要；标度值为7表示强烈重要；标度值为9表示绝对重要；标度值为2,4,6,8分别表示为相邻奇数对应含义的中间值；给目标权重wi赋初始标度值，将目标权重wi的初始标度值写为wid；然后根据每一轮迭代优化后的结果，确定各目标权重的调整策略，所述调整策略为： 其中为前一轮迭代后各目标权重wi的取值，为当前这一轮迭代后各目标权重wi的更新值，k为优化迭代计数；步骤3：确定过程约束条件，建立带权重惩罚函数，并进行归一化处理；约束变量包括制导火箭飞行全过程的弹道高度h、弹身法向力Fy、舵面法向力Fdy、火箭驻点热流密度qs、火箭舵前缘热流密度qds和攻角α；约束条件为：maxh≤hmaxmax|Fy|≤Fmaxmax|Fdy|≤Fdmaxmaxqs≤qsmaxmaxqds≤qdsmaxmax|α|≤αmax5其中，max·为最大值函数，|·|为绝对值函数，Fy＝CyqS，Fdy＝CdNqS，Cy为火箭法向力系数，CdN为舵面法向力系数，为动压，ρ为大气密度，V为制导火箭速度，S为参考面积；r0为火箭端头半径，rd为火箭舵前缘半径；hmax为弹道最大高度，Fmax为弹身最大法向力，Fdmax为舵面最大法向力，qsmax为火箭驻点最大热流密度，qdsmax为火箭舵前缘最大热流密度，αmax为最大可用攻角；利用惩罚函数法，将式5转化为带权重惩罚函数，并进行归一化处理，即： 其中，gi分别为各约束条件的权重系数；步骤4：根据约束达到情况，设计各约束动态自适应权重系数调整策略；采用九标度法对约束条件的重要性进行量化，取值范围为1至9，各约束条件权重gi得到初始对应值gid，范围为1至9；然后根据每一轮迭代优化各约束条件的达到情况，确定各约束条件权重的调整策略，所述调整策略为： 其中为前一轮迭代后各约束条件权重gi的取值，为当前这一轮迭代后各约束条件权重gi的更新值，k为优化迭代计数；步骤5：构建统一优化函数，将带约束优化问题转化为无约束优化问题；将带权重多目标优化函数和带权重惩罚函数结合，构建统一的多学科优化函数，即：YX＝FX+PX8。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安现代控制技术研究所 一种超远程制导火箭多学科动态优化模型构建方法

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