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空中加油航路规划的最优化研究

作　者: 刘健豪
导　师: 艾剑良
学　校: 复旦大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 空中加油航路规划遗传算法
分类号: V249
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 67次
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内容摘要

空中加油是指飞机在飞行中无需降落由加油机完成加油的过程。在当今世界,飞机、物资和人员的部署与调动的能力是军事实力的一个重要体现。很多情况下,部署与调动的距离在飞机的作战半径外,若要执行远距离作战任务,就必须进行空中加油,甚至多次空中加油,因此空中加油技术的成功运用是执行远程作战任务的前提条件,它可以使作战飞机加大航程和作战半径,延长留空时间。具备空中加油能力对各国空军也越来越重要。航路规划是空中加油的重要课题,其目标是在满足约束条件的前提下制定使所关心的指标达到最优的航线,比如空中加油总耗油量、受油机前往执行任务的飞行距离以及空中交通的安全系数等,同时还要考虑战区分布以及气候的影响。空中加油任务的复杂性决定了航路规划决策的复杂性。如何用数学模型描述航路规划、通过何种算法求解该决策模型及如何高效求解等问题对我国正在建立的现代化空军具有指导意义,是军事研究领域的前沿课题,具有重要的理论价值和应用前景。本文通过对空中加油问题进行系统性分析,针对受油机往返各加一次油的情况,建立了空中加油航路规划的数学模型。该数学模型考虑了任务的总耗油问题,即加油机和受油机的耗油总量；同时还将受油机前往执行任务的飞行距离列入优化对象。显然这是一个规模较大、带有约束的非线性决策问题。理论和实践表明利用传统优化方法解决这个优化决策问题存在不能达到全局最优、结果对优化的起始点过于敏感等问题,而遗传算法是建立在自然选择和遗传机理基础上的迭代自适应概率性搜索算法,具有全局优化、鲁棒性和并行性等特点,能够弥补传统优化方法的不足。因此,本文应用遗传算法在所建加油航路规划模型的基础上求解空中加油航路规划问题。优化计算表明,所建加油航路规划的数学模型正确合理,遗传算法求解空中加油航路规划问题高效、可行。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
引言  6-8
第一章绪论  8-14
  1.1 概述  8-12
    1.1.1 空中加油会合方式  8
    1.1.2 航路规划方式  8-10
    1.1.3 加油空域的选择  10-11
    1.1.4 加油时机  11
    1.1.5 巡航速度  11
    1.1.6 燃油消耗情况  11-12
    1.1.7 最优配置方式  12
  1.2 研究内容  12-14
第二章空中加油航路规划模型  14-20
  2.1 基本假设  14
  2.2 空中加油耗油量模型  14-16
  2.3 目标函数  16-18
  2.4 约束条件  18-20
第三章遗传算法的基本原理  20-27
  3.1 遗传算法概述  20-22
    3.1.1 模式定理  21-22
    3.1.2 隐含并行性  22
    3.1.3 收敛性定理  22
  3.2 遗传算法的面向对象分析与设计  22-26
    3.2.1 类图  23-25
    3.2.2 交互图  25-26
  3.3 计算最优方案  26-27
第四章计算实例与分析  27-35
  4.1 实例简述  27
  4.2 优化模型  27-32
  4.3 最优方案计算  32-33
  4.4 分析与结论  33-35
第五章总结与展望  35-36
参考文献  36-37
攻读硕士学位期间发表的论文  37-38
致谢  38-39

空中加油航路规划的最优化研究

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