题目：高超声速飞行器再入轨迹规划和跟踪制导方法研究

高超声速飞行器具有很强的机动和突防能力，是实现远程快速精确打击或力量投放的新型再入飞行器，具有很大的发展潜力及军事应用前景。高超声速飞行器再入的特点是大范围的高度和马赫数的变化，这种飞行状态的剧烈变化导致严重的气动参数和大气密度摄动，使得高超声速飞行器再入制导控制问题不同于常规的飞行器，是整个再入制导控制技术中最具有挑战性的部分。 本文为了实现高超声速飞行器再入制导关键技术问题的研究，在参考国内外研究的成果方法的基础上，针对各种方法的不足，以及研究的热点问题，结合相关的数学方法，以X-33为主要研究对象，首先建立了高超声速动力学模型，分析了各种约束，分别在高度-速度平面和阻力加速度-归一化能量平面内建立了再入走廊。 实现了高度-速度平面内轨迹离线规划和在线跟踪算法。采用纵向和横向分开设计的方法，其中纵向将初始下降段和准平衡滑翔段分开设计，为了满足大横程的要求，引入了横侧向航向角误差走廊，为了进一步增大纵程，阐述了一种航迹角的辅助控制方法。 实现了阻力加速度-归一化能量跟踪制导和再入落点预测。基于EAGLE算法，计算了航程，快速完成落点预测的计算。 为了适应高超声速飞行器再入模型的建模不精确、非线性、强约束、不确定干扰等特点，提出并设计了一种模糊自适应控制系统来消除参数的不确定，从而提高系统的暂态性能，仿真结果验证了设计的方法能够实现高超声速飞行的平稳安全的再入，且具有一定的鲁棒性能。 本文最后利用高斯伪谱法对高超声速飞行器的再入过程中受轨道约束、终端约束下总吸热量最小为目标的轨迹进行优化，同时结合序列二次规划法收敛性好、计算效率高、边界搜索能力强等特点，使轨迹优化速度大大提高。