[發(fā)明專利]分體式制導(dǎo)的導(dǎo)引律設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910568084.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN110262240B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李興龍;姚郁;賀風(fēng)華;張欣然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 時(shí)起磊

1.分體式制導(dǎo)的導(dǎo)引律設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：針對(duì)分體式制導(dǎo)的雙目探測(cè)模式，得到追蹤器制導(dǎo)信息Cramer-Rao下界；

步驟二：將追蹤器制導(dǎo)信息的Cramer-Rao下界引入到分體式制導(dǎo)的導(dǎo)引律設(shè)計(jì)指標(biāo)中，提出基于優(yōu)化Cramer-Rao下界的預(yù)測(cè)導(dǎo)引律；

所述雙目探測(cè)模式下的追蹤器制導(dǎo)信息Cramer-Rao下界的表達(dá)式為：

其中，r_ct為追蹤器與目標(biāo)間的相對(duì)距離；q_ct為目標(biāo)相對(duì)于追蹤器的慣性視線角；α和β分別為以追蹤器和目標(biāo)為中心的三體構(gòu)型角；r_ot為觀察器與目標(biāo)間的相對(duì)距離；r_co為追蹤器與觀察器間的相對(duì)距離；R_qct為測(cè)量信息q_ct的量測(cè)方差；R_qot為測(cè)量信息q_ot的量測(cè)方差；R_rco為測(cè)量信息r_co的量測(cè)方差；R_qco為測(cè)量信息q_co的量測(cè)方差；R_dqct為測(cè)量信息的量測(cè)方差；

所述步驟二具體步驟為：

步驟二一：建立分體式制導(dǎo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型，并對(duì)分體式制導(dǎo)的導(dǎo)引律設(shè)計(jì)問題進(jìn)行數(shù)學(xué)描述；

步驟二二：提出基于優(yōu)化Cramer-Rao下界的預(yù)測(cè)導(dǎo)引律；

所述步驟二一的具體步驟為：

首先，假設(shè)分體式制導(dǎo)場(chǎng)景下追蹤器、觀察器與目標(biāo)均運(yùn)行在同一慣性平面內(nèi)，并且目標(biāo)在制導(dǎo)過程中不進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)，在此前提下，以作為分體式制導(dǎo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，建立如下相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程

其中，u_c為追蹤器的側(cè)向軌道控制加速度；

追蹤器零效脫靶量的表達(dá)式為：

其中，ZEM為追蹤器對(duì)于目標(biāo)的零效脫靶量，t為分體式制導(dǎo)過程的任意時(shí)刻，將追蹤器近似視為一個(gè)半徑為η_c的球體，當(dāng)遮擋狀況發(fā)生時(shí)，追蹤器、觀察器與目標(biāo)間的相對(duì)構(gòu)型將滿足以下關(guān)系式:

r_ct|sin(π-α-β)|＜η_c；

所述步驟二二的具體步驟為：

首先，基于Fliess展開方法建立分體式制導(dǎo)的系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)測(cè)模型：

其中，為k時(shí)刻的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；為k+1時(shí)刻的一步預(yù)測(cè)狀態(tài)，u_c(k)為k時(shí)刻追蹤器控制輸入，T_s為追蹤器軌控發(fā)動(dòng)機(jī)的最小控制周期，

進(jìn)一步的給定預(yù)測(cè)步長p，從以下四個(gè)方面對(duì)控制輸入進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：

(1)預(yù)測(cè)脫靶量：通過軌道控制將K+P時(shí)刻的預(yù)測(cè)脫靶量逼近于指定的偏置距離，預(yù)測(cè)控制優(yōu)化的第一個(gè)指標(biāo)為：

其中，E_ctf為指定的偏置距離；

(2)追蹤制導(dǎo)信息的預(yù)測(cè)Cramer-Rao下界：從優(yōu)化追蹤器制導(dǎo)信息r_ct和的Cramer-Rao下界的角度提出預(yù)測(cè)優(yōu)化的第二個(gè)指標(biāo)：

J₂＝C_r+K_qC_q

其中，C_r和C_q分別為依據(jù)所計(jì)算得到的追蹤器制導(dǎo)信息r_ct和的Cramer-Rao下界，K_q為加權(quán)系數(shù)；

(3)遮擋懲罰項(xiàng)：構(gòu)建以下優(yōu)化指標(biāo)作為遮擋情況發(fā)生時(shí)的懲罰項(xiàng)：

(4)燃料消耗：從降低分體式制導(dǎo)過程燃料消耗的角度提出以下優(yōu)化指標(biāo)：

根據(jù)上述內(nèi)容可以得到K時(shí)刻的控制序列優(yōu)化問題可以描述為：

s.t.u_c(k)∈{-a_cm,0,a_cm},k＝1,2,...,p

其中，μ_i為每個(gè)優(yōu)化指標(biāo)的加權(quán)系數(shù)；a_cm為追蹤器側(cè)向發(fā)動(dòng)機(jī)所提供的常值加速度，令表示上述優(yōu)化問題的最優(yōu)解，將作為當(dāng)前時(shí)刻的控制輸入作用于制導(dǎo)系統(tǒng)，并在后續(xù)制導(dǎo)過程中不斷進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化，直至制導(dǎo)任務(wù)結(jié)束。