多油箱飞行器的质心平衡优化控油策略研究

针对携带多油箱的飞行器在不同供油策略下质心存在偏移的问题,通过将时间离散化,结合坐标变换及矢量合成方法求得质心变化曲线,研究了飞行器俯仰姿态变化带来的质心变化问题;简化模型后,根据计划供油曲线的不可微点得出供油组合,并提出了备份油箱自适应供油的算法,研究了在给定任务规划条件下,使得瞬时质心关于理想质心的最大距离达到最小的供油策略.仿真结果表明,该策略能够降低多参数寻优的复杂性,与顺序供油相比,实际质心与理想质心的偏移更小.

飞行器供油方案规划与质心轨迹逐步寻优策略

飞行器携带的燃油的油量、重心、惯性矩等对飞行器不同姿态下的质心影响较大.通过理想质心曲线的高阶差分分析研究飞行器供油系统分布及供油策略,确定油箱启停时刻,利用梯度下降法逐步寻优,使得实际的质心位置尽可能逼近理想的质心位置.当飞行器俯仰角随时间变化时,结合贪婪思想,设计一种粗粒度寻优与细粒度寻优融合的方法,通过梯度计算,构建锥优化问题,求解得到整个任务执行过程中高精度的供油策略.

飞行器质心平衡供油策略优化

针对第十七届中国研究生数学建模F题展开研究,主要对飞行器质心平衡下的油量分布和供油策略进行分析和建模.首先,探讨飞行器发生俯仰时对质心的影响.对5种形状(矩形、三角形、2种梯形和五边形)进行俯仰角讨论,找到油面切换的临界值θ,得到9个质心公式,从而计算出飞行器的质心坐标.然后,探讨不同供油策略对质心位置每时刻的影响.在飞行器“油箱状态”、“同时供油”、“供油时间”、“供油速度”四个角度所提出的7个约束条件下,设计贪心策略,提出供油策略单目标优化模型.接着,探讨了不同油箱初始载油量和供油策略对质心位置每时刻的影响.求解分为“初始油量分配”和“供油策略搜索”两个阶段.采样了5个初始总油量,通过两个单目标优化模型,得到质心间的欧式距离最大值与油量之间的关系,并进行拟合,发现当初始总油量为8080.1467千克时,得到最佳分配方案.最后,探讨不同俯仰角度和供油速度对质心位置每时刻的影响,通过综合使用问题一质心公式与问题二的供油策略单目标优化模型求解.