本文關(guān)鍵詞：自由飛行模式的多飛行器軌跡優(yōu)化

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【摘要】：為緩解日益增長(zhǎng)的空中交通流量,美國(guó)聯(lián)邦航空管理局提出了“自由飛行”的概念。自由飛行模式下,為保證飛行安全,任何兩架飛行器之間的距離不能小于給定的安全間隔,因此當(dāng)預(yù)測(cè)到將要發(fā)生飛行沖突時(shí),需要設(shè)計(jì)出避免飛行沖突的最優(yōu)操作策略,從而擺脫可能發(fā)生的沖突。自由飛行沖突解脫問(wèn)題本質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)態(tài)優(yōu)化問(wèn)題,本文采用基于有限元正交配置的聯(lián)立法對(duì)其進(jìn)行求解。聯(lián)立法將連續(xù)問(wèn)題離散為非線性規(guī)劃問(wèn)題,具有求解效率高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。但是在該動(dòng)態(tài)優(yōu)化命題的求解過(guò)程中,仍然存在一些不足之處,如命題求解可行性、求解精度、求解效率等問(wèn)題。本文聚焦于上述三個(gè)問(wèn)題展開(kāi)研究,主要內(nèi)容和成果如下：1.全面介紹了自由飛行問(wèn)題的背景概況,深入研究了自由飛行空域下多架飛機(jī)的沖突解脫問(wèn)題,建立了多機(jī)沖突解脫的數(shù)學(xué)機(jī)理模型。在Raghunathan等人提出的“三步驟”初始化策略的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展,提出了基于遞歸思想的初始化策略。該初始化策略把多架飛機(jī)的沖突解脫問(wèn)題層層轉(zhuǎn)化為一個(gè)飛機(jī)數(shù)量逐漸增加的沖突解脫問(wèn)題。2.聯(lián)立法只能夠保證約束在有限元配置點(diǎn)上嚴(yán)格滿足,不保證在非配置點(diǎn)上滿足約束。針對(duì)全聯(lián)立離散化動(dòng)態(tài)優(yōu)化的這一缺陷,提出一種基于非配置點(diǎn)誤差估計(jì)的剖分有限元算法,能夠在盡量少增加有限元個(gè)數(shù)的前提下保證求解精度。3.通過(guò)引入橢球狀保護(hù)區(qū)代替現(xiàn)有模型中的圓柱體保護(hù)區(qū),改善了因圓柱保護(hù)區(qū)引入輔助變量和輔助變量二次項(xiàng)帶來(lái)的求解困難和求解耗時(shí),計(jì)算結(jié)果表明橢球狀保護(hù)區(qū)具有更高的計(jì)算效率并且能夠得到更優(yōu)的結(jié)果。最后,總結(jié)了本文的研究工作,并對(duì)自由飛行問(wèn)題的動(dòng)態(tài)優(yōu)化研究的進(jìn)一步研究方向提出了看法。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V355

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本文編號(hào)：1139409