[發明專利]基于前向制導的攔截高超聲速飛行器的三維制導律設計方法

有效

• 申請號: 201710101535.1
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106934120B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 宋申民;譚立國;司潔玉;魏喜慶
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 23109 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 楊立超

1.基于前向制導的攔截高超聲速飛行器的三維制導律設計方法，其特征在于：所述基于前向制導的攔截高超聲速飛行器的三維制導律設計方法的具體過程為：

步驟一：建立三維攔截高超聲速飛行器的前向制導相對運動學模型；

步驟二：根據步驟一建立的模型定義滿足前向制導條件的滑模面并設計快速趨近律；

步驟三：根據步驟二定義的滿足前向制導條件的滑模面和設計快速趨近律，設計攔截高超聲速飛行器的三維制導律；

不考慮輸入受限時設計攔截高超聲速飛行器的有限時間自適應三維制導律；

考慮輸入受限時設計攔截高超聲速飛行器的帶有輸入受限的三維制導律；

所述步驟一中建立三維攔截高超聲速飛行器的前向制導相對運動學模型的具體過程為：

以末制導段目標的初始位置為參考坐標系原點建立三維攔截高超聲速飛行器的彈目相對運動學模型：

V_t和V_m分別是目標的速度和攔截彈的速度，θ_L和φ_L分別是視線關于參考坐標系的仰角和方位角；θ_t和φ_t是目標速度矢量關于視線坐標系的方向角，即目標速度矢量前置角；θ_m和φ_m是攔截彈的速度關于視線坐標系的方向角，也即攔截彈速度矢量前置角；a_yt和a_zt是目標的加速度，a_ym和a_zm是攔截彈的加速度，R是彈目距離；

所述步驟二中根據步驟一建立的模型定義滿足前向制導條件的滑模面并設計快速趨近律的具體過程為：

選擇滑模面為式(21)：

其中s₁與s₂分別為俯仰和偏航方向上的滑模面；

對式(21)求導可得：

其中，n₁和n₂是前向制導系數；U∈R²是控制輸入，M∈R²外部干擾，控制輸入的系數矩陣為B，R為實數集；

設計趨近律為公式(23)：

其中k₁,k₂，α是趨近律的系數，k₁,k₂＞0,α＞max(n₁,n₂)；

其中，r₀,r₁,p,r₂是趨近律系數，r₀＞0,r₁＞0,p＞0,1＞r₂＞0；

所述步驟三中不考慮輸入受限時設計攔截高超聲速飛行器的有限時間自適應三維制導律的具體過程為：

將式(23)帶入式(22)，攔截高超聲速飛行器目標的有限時間自適應制導律如式(24)所示：

U₁＝-B^-1(F-nE+kS+Q(αy+N(S))) (24)

其中α＞max(n₁,n₂)；

所述步驟三中考慮輸入受限時設計攔截高超聲速飛行器的帶有輸入受限的三維制導律的具體過程為：

通過雙曲正切函數設計帶有輸入受限的有限時間制導律：

U₂＝-a₁ tanh(ε₁ζ)-a₂ tanh(ε₂S) (29)

γ＝S-ζ

其中，γ為制導律U₂的中間變量，a₁,a₂,a₃,a₄,ε₁以及ε₂是制導律U₂的系數，并且m是外部干擾M的上界。