Решение задачи оптимального управления движением планирующего снаряда с применением генетического алгоритма - Королев, С А; Мансуров, Р Р; Трефилов, Д А (Интеллектуальные системы в производстве, 2025)
Повышение дальности полета снаряда является актуальной задачей ракетно-артиллерийского вооружения. Целью работы является разработка методов оптимального управления движением планирующего снаряда для повышения дальности полета. В работе предложена математическая модель планирующего полета управляемого реактивного снаряда. Модель учитывает зависимости аэродинамических сил и моментов от геометрических параметров крыльев, стабилизаторов и рулей. Рассматривается случай, когда кроме стартового двигателя на траектории включается разгонный двигатель. Крылья, обеспечивающие планирование снаряда, являются раздвижными и раскрываются в оптимальной точке траектории. Управление движением снаряда осуществляется за счет создания угла атаки путем поворота рулей. Переходные процессы не рассматриваются, считается что отклонение органов управления мгновенно приводит к изменению углов атаки и скольжения (случай идеального управления). Реализован метод Рунге - Кутты 4-го порядка для интегрирования системы дифференциальных уравнений движения планирующего снаряда. Для построения функции оптимального управления движением снаряда реализован генетический алгоритм с вещественным кодированием. Непрерывность и гладкость зависимости угла атаки от времени достигается за счет специального алгоритма стыковки решений при скрещивании и аппроксимации полиномом третьей степени. Рассмотрено три способа повышения дальности стрельбы планирующим снарядом: за счет задания постоянного угла наклона траектории на участке управления; за счет выбора постоянного угла атаки; за счет переменного угла атаки, зависимость которого от времени определялась с помощью генетического алгоритма. Определены оптимальные параметры для каждого способа управления движением, а также функция оптимального изменения угла атаки для третьего способа управления, обеспечивающие максимальную дальность планирующего полета. Разработанное в ходе исследований математическое и программное обеспечение позволяет рассчитать траекторию полета реактивного управляемого снаряда, а также решать задачу оптимального управления движением планирующего снаряда с целью повышения дальности полета.