[发明专利]一种基于NSP算法的舰载机甲板路径规划最优控制方法

摘要

本发明公开了一种基于NSP算法的舰载机甲板路径规划最优控制方法，属于舰载机的自动化与最优控制技术领域。在对舰载机甲板路径规划及其最优控制问题进行分析的基础上，打破原有方法不能兼顾路径规划与控制问题且所得路径难以满足末端约束的不足，结合舰载机滑行的运动约束、障碍约束、控制变量和状态变量约束以及末端约束，建立舰载机甲板的路径规划最优控制模型，并基于Newton迭代法、辛算法以及伪谱法，提出NSP算法对最优控制模型进行快速求解，有效地解决了舰载机甲板的精确路径规划与控制问题，同时提高了计算效率和精度，所得到的路径可严格满足末端约束。本发明能够为舰载机甲板路径规划与控制问题提供合理的解决方案。

主权项

1.一种基于NSP算法的舰载机甲板路径规划最优控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据路径规划任务确定由舰载机起始位置和角度以及速度所构成的起始状态X₀、由舰载机末端位置和角度以及速度所构成的末端状态X_f、开始滑行的时间t₀，对舰载机与障碍物的避碰约束和舰载机滑行的运动学约束进行建模，从而建立舰载机在甲板上路径规划的最优控制模型，具体如下：其中，t_f为末端时间，wk为滑行时间的权重调节因子，J为目标函数，R为控制变量权重矩阵，U为控制变量，X为状态变量，为运动学约束，h≤0为舰载机的速度约束、加速度约束、转向角约束以及障碍物的避碰约束所构成的不等式约束；步骤2，初始化末端时间初始化牛顿迭代法的迭代精度；步骤3，采用基于第三类生成函数的辛算法和LGL伪谱法的保辛伪谱算法进行求解，得出在下的最优轨迹；从而得出在最优轨迹末端的Hamiltonian函数H(t_f)；步骤4，初始化迭代收敛精度ρ，若满足|H(t_f)+wk|≤ρ，则步骤3中最优轨迹对应的状态变量、控制变量以及末端时间即为公式(1)的最优解；反之，需根据末端的横截条件H(t_f)+wk＝0，采用Newton迭代法进行迭代，以得出迭代出新的末端时间返回步骤2。