[發明專利]末制導段的標控脫靶量解析制導方法

有效

• 申請號: 201610403067.9
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN106091817B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 陳萬春;孟靜偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F41G3/22
• 分類號: F41G3/22
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

技術領域

本發明提供一種末制導段的標控脫靶量解析制導方法，尤其是指一種末制導段對地打擊的標控脫靶量的制導方法，屬于航天技術、武器技術領域。

背景技術

零控脫靶量是尋的導彈末制導問題的一個重要概念，狹義的零控脫靶量指的是在導彈和目標均不進行機動的條件下，兩者之間可達到的最小距離；廣義的零控脫靶量則還包含終端角度誤差、終端速度誤差等。許多經典的制導方法，都是由零控脫靶量推導而來的，如比例導引律、增廣比例導引律、彈道成型導引律等。這些導引律都是在簡化的線性模型下推導而來，不需要計算零控脫靶量的具體值，控制指令可以直接表達為當前飛行狀態的函數。但是真實的制導問題是非線性，上述經典導引律的不能完全滿足現在的制導方法設計的需求。

標控脫靶量是在零控脫靶量的基礎上發展出來的一個制導相關概念，指的是飛行器按照給定的標準控制指令飛行所得軌跡的終端狀態與約束之間的偏差，用于解決非線性系統的制導問題。由于廣義標控脫靶量通常需要通過求解非線性微分方程獲得，目前多采用數值積分的方法進行求解。在獲得廣義標控脫靶量之后，既可以通過構造相關的負反饋對當前的標準控制指令進行修正，又可以采用優化算法對標準控制指令進行更新。如靜態模型預測導引律、線性偽譜模型預測導引律等，也都是由標控脫靶量發展而來的制導律。

發明內容

本發明的目的是提供一種尋的導彈末制導段標控脫靶量解析制導方法。該方法以零攻角為末制導段的標準控制；并采用正則攝動方法進行解析求解，從而獲得了解析的標控脫靶量；最后構造相關的負反饋求解了修正標控脫靶量的制導指令，從而獲得了一種尋的導彈末制導段非線性解析制導方法。

本發明為一種末制導段標控脫靶量解析制導方法，包括以下幾個步驟：

步驟1：末制導段建模。地面看作曲率為零不旋轉的慣性平面，在縱向平面內，航跡坐標系下的末制導導彈的運動方程如下所示：

上式中，y、h、v、γ和m分別為導彈射程、高度、速度、彈道傾角和質量；和分別為導彈的射程、高度、速度和彈道傾角對時間的導數；L、D分別為導彈的升力和阻力，與導彈的攻角、動壓、氣動系數等相關，其中攻角是控制量；g為重力加速度，與導彈高度相關；

末制導段通常采用零攻角作為標準控制，此時有L＝0，則可得標控彈道的運動模型為：

上式中，下標‘b’表征標控彈道，y_b、h_b、v_b、γ_b、m_b、D_b和g_b分別為標控彈道的射程、高度、速度、彈道傾角、質量、大氣阻力和重力加速度。

步驟2：把末制導的標控彈道按正則攝動理論分為零階標控彈道和一階標控彈道。分別如下：注:為了便于表達，下文中標控彈道狀態量下標“b”省去

上式中，上標和分別表征各狀態量的正則攝動展開的零階項和一階項，以及零階項和一階項所決定的量。分別為末制導段標控彈道的射程、高度、速度和彈道傾角的零階項；分別為末制導標控彈道的射程、高度、速度和彈道傾角的一階項；和分別是取決于高度、速度的零階項的重力加速度和大氣阻力；D₀和v₀分別是初始大氣阻力和初始速度。g_s是海平面的重力加速度；k是一個常值小量，k＝ε，ε是正則攝動展開的分階符號。

步驟3：對末制導段標控彈道零階項解析求解。對步驟2得到的標控彈道正則攝動零階微分方程解析積分，可得標控彈道的射程、高度、速度、彈道傾角的解析解分別如下：

上式中，y₀、h₀、和x_γ0分別為末制導段的標控彈道的初始射程、初始高度、初始速度相關變量和初始彈道傾角相關的常數；a₀、a₁、a₂、b₀、b₁、b₂均為與初始彈道傾角相關的常數；k_v1、k_v2、為與初始速度、初始大氣阻力相關的常數；k_y1、k_y2、k_y3、k_y4和k_y5為a₀、a₁、a₂、k_v1、k_v2的多項式。