题目：高超声速飞行器滑翔段轨迹优化与制导技术研究

 

高超声速飞行器是一种由天基平台或者火箭运载进行投放的滑翔弹药投送系统，具有高速、远程滑翔、高机动的特点，可实施对地面重要战略目标快速精确打击。其中，轨迹设计和再入跟踪制导技术作为其核心的关键技术，一直是近年来的研究热点。

本文首先阐述了论文的研究背景和高超声速飞行器的发展现状，对当前飞行器轨迹优化模型建立方法、优化问题求解算法及再入制导技术进行了调研和总结，进一步建立了飞行器再入过程的非线性运动学和动力学模型，并对模型进行了无量纲处理。以上工作为论文开展奠定了基础。

然后针对飞行器再入过程中的飞行特点和任务要求，开展了飞行器多约束、多目标三维轨迹优化设计研究。同时将攻角和倾侧角作为优化变量，综合考虑射程、总吸热量、热流密度峰值和轨迹稳定性4个设计目标，满足热流密度、过载、动压三个过程约束和终点高度、终点速度两个终端约束，采用先进的物理规划方法，将多目标多约束轨迹优化问题转换为反映设计者偏好的典型单目标多约束优化问题。这为优化轨迹求解奠定了模型基础。

本文在经典人工蜂群算法处理约束优化问题的基础上，结合飞行器轨迹优化问题求解的具体特点，对算法进行了三项改进，引进量子行为描述采蜜蜂开采蜜源过程，引进动态容忍项处理多约束，并提出一种通用的蜜源概率生成机制。算法与改进前算法、当今其他先进算法进行了对比测试，证明了改进的有效性和先进性。在算法研究的基础上，本文开展了四个单目标和两个典型综合目标（带射程偏好和带总吸热量偏好）的轨迹设计，并采用改进的     QABC算法进行求解，求解结果验证了模型建立方法的可行性和算法的有效性。

最后，基于动态逆的思想设计了在线三维轨迹跟踪制导律，制导律包括纵向制导律和横向倾侧角反转策略，其中纵向制导律包括PID内外环速度控制器设计和动态逆高度控制器设计，分布在线调节攻角和倾侧角对速度和高度进行跟踪。在多种典型干扰下制导律跟踪标准轨迹，仿真结果表明在各种参数不确定性和干扰下，制导律具有较强的鲁棒性和控制精度。

本文针对高超声速飞行器，重点开展了飞行器三维轨迹优化设计、优化模型求解算法和跟踪制导律设计，为总体方案的确定与关键技术的研发提供了理论基础。