1、飛行器軌跡優(yōu)化通常是帶有多約束和強(qiáng)非線特性的高維最優(yōu)控制問(wèn)題，利用常規(guī)數(shù)值方法解算易出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)難”等問(wèn)題，計(jì)算復(fù)雜度高且解的精度難以保證。本文從降低軌跡優(yōu)化問(wèn)題規(guī)模的角度出發(fā)，探索提升優(yōu)化計(jì)算效率和精度的有效途徑，提出了基于軌跡造型和多分辨率網(wǎng)格細(xì)化的軌跡優(yōu)化方法，深入研究了導(dǎo)彈和飛機(jī)等飛行器的軌跡優(yōu)化以及大型機(jī)場(chǎng)多事件噪聲抑制航線優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　一．提出了兩種多分辨率網(wǎng)格細(xì)化方法以降低軌跡優(yōu)化直接

2、方法的離散規(guī)模并提高計(jì)算精度。
　　(1)以高分辨率二分網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)為中心，通過(guò)構(gòu)造徑向基函數(shù)逼近控制曲線并利用Lasso方法估計(jì)徑向基函數(shù)系數(shù)，自動(dòng)篩選出位于控制變量不光滑處或變化劇烈處的高分辨率節(jié)點(diǎn)細(xì)化當(dāng)前網(wǎng)格。
　　(2)考慮到能量函數(shù)直接反映曲線的光滑程度，能夠準(zhǔn)確定位曲線的間斷點(diǎn)或尖點(diǎn)等不規(guī)則特性，根據(jù)控制變量的能量分布特征確定高能節(jié)點(diǎn)及其支撐域，將落在高能節(jié)點(diǎn)支撐域內(nèi)的高分辨率二分節(jié)點(diǎn)加入當(dāng)前網(wǎng)格以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格細(xì)化。對(duì)多

3、組典型實(shí)例的數(shù)值仿真表明，提出的兩種網(wǎng)格細(xì)化方法能夠有效提升軌跡優(yōu)化直接方法的網(wǎng)格細(xì)化效率和計(jì)算精度。
　　二．提出了一種基于B樣條造型的軌跡優(yōu)化方法以降低優(yōu)化問(wèn)題的維度并提高計(jì)算精度和效率。考慮到B樣條曲線具有優(yōu)良的軌跡形狀刻畫能力，利用B樣條曲線描述待優(yōu)化軌跡并消去運(yùn)動(dòng)方程中的位移和角度變量，結(jié)合逆動(dòng)力學(xué)方法將動(dòng)力學(xué)方程中的角速率微分約束轉(zhuǎn)換為代數(shù)約束，從而使原高維軌跡優(yōu)化問(wèn)題變?yōu)楹煨妥兞康牡途S優(yōu)化問(wèn)題。按照一般偽譜法和網(wǎng)格

4、自適應(yīng)偽譜法分別對(duì)同一軌跡優(yōu)化的原問(wèn)題和造型降維問(wèn)題進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明解算造型降維問(wèn)題更易于得到光滑性好且精度高的解。
　　三．提出了一種基于有理Bezier曲線造型的彈道全局優(yōu)化方法和一種處理路徑約束的罰函數(shù)方案。
　　首先，智能優(yōu)化算法可搜索全局最優(yōu)彈道，但對(duì)優(yōu)化變量數(shù)目有嚴(yán)格限制，為此，根據(jù)邊界條件用有理Bezier曲線形成待優(yōu)化彈道，結(jié)合導(dǎo)彈動(dòng)力學(xué)方程，采用幾何、代數(shù)和積分方法計(jì)算造型彈道傾角、法向加速度和速度

5、等變量以及性能指標(biāo)，將原彈道優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)換為對(duì)極少造型變量的參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題。
　　其次，結(jié)合遺傳算法和模式搜索算法確定最優(yōu)造型變量，利用給定采樣節(jié)點(diǎn)處的約束破壞值構(gòu)造罰函數(shù)來(lái)處理路徑約束，并根據(jù)概率分布思想將采樣節(jié)點(diǎn)有針對(duì)性地配置在約束破壞嚴(yán)重區(qū)域，有效降低了采樣節(jié)點(diǎn)的使用量和算法計(jì)算量。
　　多組仿真實(shí)例表明提出的彈道優(yōu)化方法優(yōu)化變量少且所得最優(yōu)彈道完全光滑可飛、全局最優(yōu)性好。
　　四．將軌跡造型優(yōu)化方法應(yīng)用于多事件噪聲

6、抑制最優(yōu)航線設(shè)計(jì)問(wèn)題，并針對(duì)優(yōu)化中的噪聲計(jì)算和約束處理提出了一種航線高精度逼近方案。
　　首先，利用有理Bezier曲線對(duì)機(jī)場(chǎng)指定方向上所有飛機(jī)共用的航線進(jìn)行造型，并以航線對(duì)應(yīng)的受噪聲影響人數(shù)和航線總長(zhǎng)為指標(biāo)通過(guò)對(duì)少量造型變量的搜索來(lái)確定使得噪聲危害及燃料消耗綜合最優(yōu)的航線。這一方法不但可用于單一航線孤立優(yōu)化，還可實(shí)現(xiàn)多條航線同時(shí)優(yōu)化。用于多條航線同時(shí)優(yōu)化時(shí)，能夠有效避免多條航線逐次孤立優(yōu)化計(jì)算量大和全局最優(yōu)性無(wú)法保證等缺點(diǎn)。