艦載機(jī)甲板調(diào)運(yùn)規(guī)劃與控制方法
定 價(jià):80 元
- 作者: 韓維,劉潔,張勇,蘇析超 著
- 出版時(shí)間:2020/3/1
- ISBN:9787516522301
- 出 版 社:航空工業(yè)出版社
- 中圖法分類:E926.392
- 頁碼:150
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《艦載機(jī)甲板調(diào)運(yùn)規(guī)劃與控制方法》主要對(duì)艦載機(jī)甲板自動(dòng)調(diào)運(yùn)規(guī)劃與控制的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述,包括艦載機(jī)滑行、無桿牽引系統(tǒng)、有桿牽引系統(tǒng)的單機(jī)調(diào)運(yùn)路徑規(guī)劃與控制問題,路徑跟蹤控制問題,多同構(gòu)體和多異構(gòu)體的協(xié)同路徑規(guī)劃問題和艦載機(jī)調(diào)運(yùn)出動(dòng)任務(wù)規(guī)劃問題四個(gè)方面。旨在為艦載機(jī)調(diào)運(yùn)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)夯實(shí)基礎(chǔ),從而為保障艦載機(jī)調(diào)運(yùn)安全,提高艦載機(jī)調(diào)運(yùn)效率以及出動(dòng)效率提供技術(shù)支撐,并為后續(xù)艦載裝備的發(fā)展提供理論依據(jù)。
《艦載機(jī)甲板調(diào)運(yùn)規(guī)劃與控制方法》可作為理工科高等院校自動(dòng)控制專業(yè)或航空宇航及其相關(guān)專業(yè)研究生的教材,也可作為從事航母與艦載機(jī)領(lǐng)域研究人員和工程技術(shù)人員的參考書。
艦載機(jī)是航母編隊(duì)海上作戰(zhàn)的重要武器,隨著航母可攜帶艦載機(jī)數(shù)量的增加,艦載機(jī)的出動(dòng)效率成為影響航母戰(zhàn)斗力的重要因素。為了提高艦載機(jī)的出動(dòng)效率,除了保障能力等因素之外,還需要科學(xué)、高效地進(jìn)行艦載機(jī)調(diào)運(yùn)規(guī)劃。與陸基飛機(jī)作業(yè)不同,航母甲板空間狹小,因此其調(diào)運(yùn)以及出動(dòng)較陸基飛機(jī)會(huì)更加復(fù)雜。同時(shí),由于航母攜帶的裝備種類雜、數(shù)量多,在狹小的甲板空間上,需要執(zhí)行大量的起降、保障、調(diào)運(yùn)等作業(yè),在航母甲板上進(jìn)行調(diào)運(yùn)以及出動(dòng)作業(yè)所面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)更高。不僅如此,隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展,無人機(jī)上艦也成為必然趨勢(shì),而無人機(jī)通常是采取自動(dòng)滑行的方式,因此它對(duì)在甲板上調(diào)運(yùn)的自動(dòng)化程度又提出了更高的要求。
在此背景下,本書基于海軍航空大學(xué)韓維教授團(tuán)隊(duì)多年在艦載機(jī)領(lǐng)域的研究與積累,主要對(duì)艦載機(jī)甲板自動(dòng)調(diào)運(yùn)規(guī)劃與控制的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述,根據(jù)當(dāng)前艦載機(jī)自動(dòng)調(diào)運(yùn)規(guī)劃與控制的相關(guān)研究基礎(chǔ)以及不足,主要對(duì)艦載機(jī)調(diào)運(yùn)路徑規(guī)劃及其控制問題和艦載機(jī)調(diào)運(yùn)出動(dòng)任務(wù)規(guī)劃問題這兩大核心問題進(jìn)行研究。
本書第1章主要從整個(gè)艦面保障流程的角度出發(fā),對(duì)艦載機(jī)調(diào)運(yùn)的過程進(jìn)行了簡(jiǎn)述。第2章主要對(duì)艦載機(jī)艦面調(diào)運(yùn)路徑規(guī)劃與控制技術(shù)以及其他領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了歸納。第3章主要對(duì)艦載機(jī)艦面調(diào)運(yùn)路徑規(guī)劃與控制方法基礎(chǔ)理論進(jìn)行了介紹。第4章主要針對(duì)艦載機(jī)滑行、無桿牽引系統(tǒng)、有桿牽引系統(tǒng)的調(diào)運(yùn)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)建模,通過優(yōu)化調(diào)運(yùn)時(shí)間以及控制的平穩(wěn)性,并考慮飛機(jī)在調(diào)運(yùn)過程中的各種硬性約束,得到符合實(shí)際運(yùn)動(dòng)約束關(guān)系的路徑規(guī)劃模型;诖,第5章提出了一種基于牛頓迭代的保辛偽譜算法,并基于該算法分別對(duì)3種調(diào)運(yùn)方式的單機(jī)調(diào)運(yùn)路徑規(guī)劃進(jìn)行了研究。為了使所得出的艦載機(jī)調(diào)運(yùn)路徑可應(yīng)用于實(shí)際調(diào)運(yùn)問題中,第6章考慮偏差以及外界擾動(dòng)等因素,結(jié)合艦載機(jī)調(diào)運(yùn)的各種約束條件,對(duì)第5章在理想情況下規(guī)劃出的調(diào)運(yùn)路徑進(jìn)行跟蹤,并設(shè)計(jì)魯棒性較強(qiáng)的跟蹤控制方法,得出在擾動(dòng)環(huán)境下的實(shí)際控制律,使艦載機(jī)在實(shí)際調(diào)運(yùn)過程中仍可以按照所規(guī)劃的路徑進(jìn)行調(diào)運(yùn)。此外,由于多架艦載機(jī)常常需要同時(shí)進(jìn)行調(diào)運(yùn)作業(yè),為此第7章分別對(duì)多同構(gòu)體的協(xié)同路徑規(guī)劃和多異構(gòu)體的協(xié)同路徑規(guī)劃這兩大類問題進(jìn)行了研究。而在艦載機(jī)出動(dòng)過程中,調(diào)運(yùn)的路徑規(guī)劃只是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié),且它與艦載機(jī)的布列、出動(dòng)時(shí)序息息相關(guān),為此在對(duì)艦載機(jī)調(diào)運(yùn)的路徑規(guī)劃及其控制問題研究的基礎(chǔ)上,第8章把艦載機(jī)的布列、調(diào)運(yùn)、出動(dòng)這三個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮,建立艦載機(jī)調(diào)運(yùn)出動(dòng)任務(wù)規(guī)劃一體化模型,并設(shè)計(jì)相應(yīng)的求解方法,以根據(jù)任務(wù)需求自動(dòng)地制定出科學(xué)、合理、高效的艦載機(jī)調(diào)運(yùn)以及出動(dòng)方案。
在本書撰寫過程中,海軍航空大學(xué)李正陽、李樾、吳立堯、崔凱凱、萬兵、梁洪瑜、郭放、崔榮偉、陶俊權(quán)進(jìn)行了大量的校稿工作,陸軍航空兵研究所徐衛(wèi)國(guó)進(jìn)行了專業(yè)的指導(dǎo),在此由衷地表示感謝。同時(shí),感謝大連理工大學(xué)工程力學(xué)系工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室彭海軍副教授、王昕煒博士在辛理論在艦載機(jī)路徑規(guī)劃應(yīng)用方面的幫助與支持。由于時(shí)間倉促,加上筆者水平有限,不當(dāng)之處在所難免,敬請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。
希望我們的工作與研究能夠?qū)侥概c艦載機(jī)領(lǐng)域的研究人員或者愛好者有所幫助,為我國(guó)的航母事業(yè)做出貢獻(xiàn)。最后,祝愿我們偉大的祖國(guó)繁榮昌盛,祝愿我們偉大的航母事業(yè)蒸蒸日上。
第1章 艦載機(jī)艦面調(diào)運(yùn)概述
1.1 艦載機(jī)調(diào)運(yùn)系統(tǒng)的組成及重要性
1.1.1 調(diào)度模型臺(tái)
1.1.2 飛機(jī)升降機(jī)
1.1.3 機(jī)庫大門
1.1.4 飛機(jī)牽引車
1.1.5 艦載機(jī)系留設(shè)施
1.1.6 飛機(jī)調(diào)向轉(zhuǎn)盤
1.2 艦載機(jī)艦面調(diào)運(yùn)程序簡(jiǎn)介
1.2.1 升降機(jī)作業(yè)
1.2.2 彈射中的調(diào)運(yùn)作業(yè)
1.2.3 艦載機(jī)停放
第2章 艦載機(jī)艦面調(diào)運(yùn)路徑規(guī)劃與控制研究進(jìn)展
2.1 單架艦載機(jī)調(diào)運(yùn)的路徑規(guī)劃
2.2 艦載機(jī)路徑跟蹤控制
2.3 多機(jī)在甲板上的協(xié)同路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀
2.4 飛機(jī)艦面調(diào)運(yùn)出動(dòng)任務(wù)規(guī)劃研究現(xiàn)狀
第3章 艦載機(jī)艦面調(diào)運(yùn)路徑規(guī)劃與控制方法基礎(chǔ)理論
3.1 非線性最優(yōu)控制理論
3.1.1 無約束非線性最優(yōu)控制問題
3.1.2 含不等式約束的非線性最優(yōu)控制問題
3.1.3 最優(yōu)控制問題的漢密爾頓數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)
3.2 辛數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
3.2.1 漢密爾頓動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)及保辛概念
3.2.2 作用量及最小作用量原理
3.2.3 生成函數(shù)
3.3 偽譜方法
3.3.1 拉格朗日插值與函數(shù)逼近
3.3.2 基于Legendre函數(shù)的高斯積分
3.3.3 Legendre偽譜近似
3.3.4 微分矩陣
3.3.5 求解最優(yōu)控制問題的Legendre偽譜方法
3.4 Dubins路徑方法
3.5 RVO方法
第4章 艦載機(jī)調(diào)運(yùn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及路徑規(guī)劃模型
4.1 艦載機(jī)調(diào)運(yùn)動(dòng)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型簡(jiǎn)述
4.2 艦載機(jī)滑行運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
4.3 無桿牽引系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
4.4 有桿牽引系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
4.5 基于最優(yōu)控制方法的路徑規(guī)劃模型
4.5.1 障礙物約束模型
4.5.2 艦載機(jī)滑行的路徑規(guī)劃模型
4.5.3 無桿牽引系統(tǒng)的路徑規(guī)劃模型
4.5.4 有桿牽引系統(tǒng)的路徑規(guī)劃模型
4.6 本章小結(jié)
第5章 基于牛頓迭代保辛偽譜算法的單機(jī)調(diào)運(yùn)路徑規(guī)劃研究
5.1 牛頓迭代保辛偽譜算法
5.1.1 預(yù)處理
5.1.2 采用LGL偽譜法對(duì)4個(gè)自變量進(jìn)行近似化處理
5.1.3 單個(gè)區(qū)間內(nèi)采用第三類生成函數(shù)
5.1.4 矩陣組裝及求解
5.1.5 基于牛頓迭代法的最優(yōu)時(shí)間一能量的確定
5.1.6 算法流程
5.2 復(fù)雜環(huán)境下的算法驗(yàn)證
5.3 單架艦載機(jī)滑行路徑規(guī)劃
5.3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)
5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
5.4 無桿牽引系統(tǒng)的路徑規(guī)劃
5.4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)
5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
5.5 有桿牽引系統(tǒng)的路徑規(guī)劃
5.5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及參數(shù)
5.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
5.6 本章小結(jié)
……
第6章 基于滾動(dòng)時(shí)域的艦載機(jī)調(diào)運(yùn)路徑跟蹤控制研究
第7章 多架艦載機(jī)調(diào)運(yùn)的協(xié)同路徑規(guī)劃研究
第8章 基于FFSP的飛機(jī)艦面調(diào)運(yùn)出動(dòng)任務(wù)規(guī)劃一體化設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)