[發明專利]一種基于視線的有限時間收斂主動防御制導控制方法

有效

• 申請號: 201410486097.1
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104266546A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 鄒昕光;周荻;孟克子;孫佳玥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F41G7/00
• 分類號: F41G7/00;G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種基于視線的有限時間收斂主動防御制導控制方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟1：攔截導彈-目標和防御導彈-攔截導彈相對運動建模：

目標、防御導彈和攔截導彈的速度用V_t，V_d和V_m表示；假設攔截導彈和防御導彈的控制均可解耦為縱向平面和側向平面獨立制導；

攔截導彈和目標的相對運動方程建模為：

q··ϵmt=-2R·mtRmtq·ϵmt+1Rmtutqϵ-1Rmtum1qϵ---(1)]]>

q··βmt=-2R·mtRmtq·βmt-1Rmtutqβ+1Rmtum1qβ---(2)]]>

其中，R_mt為攔截導彈和目標的距離，為R_mt的一階導數；q_εmt和q_βmt分別為攔截導彈-目標的視線高低角和方位角，相應的視線角速度為和和分別為攔截導彈-目標的視線高低角和方位角的二階導數；和分別為目標加速度在攔截導彈-目標視線坐標系下垂直視線的分量；和分別為攔截導彈加速度在攔截導彈-目標視線坐標系下垂直視線的分量；

防御導彈和攔截導彈相對運動建模為：

q··ϵdm=-2R·dmRdmq·ϵdm+1Rdmum2qϵ-1Rdmudqϵ---(3)]]>

q··βdm=-2R·dmRdmq·βdm-1Rdmum2qβ+1Rdmudqβ---(4)]]>

其中，R_dm為防御導彈和攔截導彈的距離，為R_dm的一階導數；式中q_εdm和q_βdm分別為防御導彈-攔截導彈的視線高低角和方位角，相應視線角速度為和和分別為防御導彈-攔截導彈的視線高低角和方位角的二階導數；和分別為防御導彈加速度在防御導彈-攔截導彈視線坐標系下垂直視線的分量；和分別為攔截導彈加速度在防御導彈-攔截導彈視線坐標系下垂直視線的分量；

步驟2：視線制導方式建模：

采用視線制導方式為防御導彈設計制導律；視線制導滿足如下等式

q_εdm＝-q_εmt,q_βdm＝q_βmt???(5)

q·ϵdm=-q·ϵmt,q·βdm=q·βmt---(6)]]>

定義防御導彈對攔截導彈的視線角和視線角速度誤差為：

xϵ1=qϵdm+qϵmt,xβ1=qβdm-qβmt---(7)]]>

xϵ2=q·ϵdm+q·ϵmt,xβ2=q·βdm-q·βmt---(8)]]>

其中xϵ2=x·ϵ1,xβ2=x·β1;]]>

步驟3：定義滑模變量：

采用非奇異終端滑模控制來設計制導律；對縱向平面和側向平面分別定義滑模變量為σ₁和σ₂，表達式如下

σ1=β1xϵ2α1+xϵ1---(9)]]>

σ2=β2xβ2α2+xβ1---(10)]]>

其中，α₁,α₂是兩個常數，α₁和α₂均為兩個正奇數的商且滿足1<α₁<2，1<α₂<2；β₁,β₂是兩個常數，β₁>0，β₂>0；

對公式(9)和(10)求導得到滑模變量的時間導數為

σ·1=β1α1xϵ2α1-1(q··edm+q··ϵmt)+xϵ2---(11)]]>

σ·2=β2α2xβ2α2-1(q··βdm+q··βmt)+xβ2---(12)]]>

將相對運動方程(1)，(2)，(3)和(4)代入式(11)和(12)整理得

σ·1=β1α1xϵ2α1-1(-2R·dmRdmq·ϵdm-2R·mtRmtq·ϵmt+xϵ22-α2β1α1+umqϵRdm-udqϵRdm+utqϵRmt)---(13)]]>

σ·2=β2α2xβ2α2-1(-2R·dmRdmq·βdm+2R·mtRmtq·βmt+xβ22-α2β2α2-umqβRdm+udqβRdm+utqβRmt)---(14)]]>

其中umqϵ=um2qϵ-RdmRmtum1qϵ]]>和umqβ=um2qβ+RdmRmtum1qβ;]]>在制導過程中內有R_mt≈R_dm；所設計的制導律使得目標、防御導彈和攔截導彈在一條直線上，有如下關系和

步驟4：設計制導律并按制導律對導彈進行控制：

和是有限的值，設和M₁、M₂為常數；M₁、M₂大于零，小于等于攔截導彈最大過載能力；假定目標的機動可以忽略不計；

縱向平面和側向平面的制導律分別設計如下

udqϵ=-2R·dmq·ϵdm-2R·mtRdmRmtq·ϵmt+Rdmxϵ22-α2β1α1+ρ1sign(σ1)---(15)]]>

udqβ=2R·dmq·βdm-2R·mtRdmRmtq·βmt-Rdmxβ22-α2β2α2-ρ2sign(σ2)---(16)]]>

其中切換項增益ρ₁>M₁，ρ₂>M₂；sign(·)是符號函數；

按制導律(15)(16)對導彈進行控制。