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采用内点约束的最优冲突解脱方法

程丽媛 韩松臣 刘星

程丽媛, 韩松臣, 刘星. 采用内点约束的最优冲突解脱方法[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(2): 80-84.
引用本文: 程丽媛, 韩松臣, 刘星. 采用内点约束的最优冲突解脱方法[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(2): 80-84.
CHENG Li-yuan, HAN Song-chen, LIU Xing. Optimal conflict resolution method based on inner-point restriction[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(2): 80-84.
Citation: CHENG Li-yuan, HAN Song-chen, LIU Xing. Optimal conflict resolution method based on inner-point restriction[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(2): 80-84.

采用内点约束的最优冲突解脱方法

详细信息
    作者简介:

    程丽媛(1979-), 女, 江苏南京人, 南京航空航天大学硕士研究生, 从事交通信息工程及控制研究

  • 中图分类号: V355

Optimal conflict resolution method based on inner-point restriction

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  • 摘要: 在自由飞行中, 为了保证任何两架飞机之间的距离不能小于给定的安全间隔, 采用内点约束条件和最优控制中的庞特里亚金极小值原理, 研究了自由飞行中飞机的控制向量受约束时的平面冲突解脱问题, 考虑了只改变速度大小和只改变速度方向的解脱策略。不同的策略具有不同的控制变量, 各变量有不同的约束范围。采用极小值原理解得最优控制变量, 并由内点约束条件获得解脱开始时间、约束时间及控制变量转换时间。计算结果表明改变速度大小策略的协作解脱耗费是单机解脱的1/10, 而改变速度方向的策略在两机夹角过小时单机解脱耗费为协作解脱的1/3。

     

  • 图  1  冲突模式

    Figure  1.  Conflict models

    图  2  相对轨迹预测

    Figure  2.  Relative track forecast

    图  3  绝对轨迹预测

    Figure  3.  Absolute track forecast

    图  4  加速策略

    Figure  4.  Speedup maneuver

    图  5  改变方向角策略

    Figure  5.  Changing direction maneuver

    图  6  同时改变速度策略

    Figure  6.  Simultaneity changing speed maneuver

    图  7  同时改变方向角策略

    Figure  7.  Simultaneity changing direction maneuver

    表  1  不同解脱方式结果比较

    Table  1.   Results comparison of different resolution method's

    解脱方式 性能指标
    飞机2单机解脱 速度v为控制变量 t=671 s时, 减速到0.13 km/s; t=923 s时, 恢复到0.22 km/s ΔT=103 s, ΔW=-1 390.57 kg, L=-280.441 $
    t=655 s时, 加速到0.27 km/s; t=765 s时, 恢复到0.22 km/s ΔT=-25 s, ΔW=611.58 kg, L=128.488 $
    角度θ为控制变量 t=473 s时, 改变方向角为π/2;t=793 s时, 改变方向角为π/6;t=1 113 s时, 回到原航线恢复原状态 ΔT=86 s, ΔW=78.42 kg, L=39.104 $
    t=709 s时, 改变方向角为π/4;t=935 s时, 改变方向角为π/2;t=1 052 s时, 回到原航线恢复原状态 ΔT=24 s, ΔW=21.88 kg, L=10.913 $
    2架飞机协作解脱 速度v为控制变量 t=698 s时, 飞机2加速到0.27 km/s, 飞机1减速到0.13 km/s; t=748 s时, 恢复原状态 ΔT1=14 s, ΔT2=-12 s, ΔW1=-273.94 kg, ΔW2=290.56 kg, L1=-56.841 $, L2=67.102 $, L=10.261 $
    角度θ为控制变量 t=709 s时, 飞机1改变方向角为5π/12, 飞机2改变方向角为π/6;t=842 s时, 飞机1改变方向角为π/12, 飞机2改变方向角为π/2;t=975 s时, 回到原航线恢复原状态 ΔT1=37 s, ΔT2 =35 s, ΔW1=337.39 kg, ΔW2 =26.19 kg, L1=16.824 $, L2=14.656 $, L=31.480 $
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  • 收稿日期:  2004-08-12
  • 刊出日期:  2005-06-25

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