地形跟随飞行能量协调在线轨迹规划与跟踪 - 朱日楠; 王彪; 张瀚文; 唐超颖; 徐锦法 (系统工程与电子技术, 2024)
V249.1; 针对定速地形跟随飞行全局离线规划方案数据存储量大、机动飞行油耗大等问题,提出基于级联模型预测控制(cascaded model predictive control,CMPC)的能量协调在线轨迹规划与跟踪方案.首先,利用飞行器纵向质点运动学模型设计模型预测控制(model predictive control,MPC)在线轨迹规划器.从能量分配原理出发确定速度变化规律,对于飞行时总能量不变而导致能量分配不合理的情况,引入虚拟控制量实现总能量动态调节,完成能量协调策略设计.其次,引入地形粗糙度概念描述地形起伏程度,基于此提出规划器自适应时域方案,对于不同地形实现预测时域动态调节.结合MPC轨迹跟踪控制器,并利用真实地形数据进行仿真实验.实验结果表明,所提方案可在与全局离线规划方案航迹差异不大的前提下,实现在线轨迹规划,显著降低油耗,提高航程极限,完成复杂地形的机动飞行任务.