[發明專利]面向變質心飛行器的工程化再入制導方法

有效

• 申請號: 201910722231.6
• 申請日: 2019-08-06
• 公開（公告）號: CN110425943B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 周敏;周軍;葛振振;趙金龍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;F42B15/01
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種面向變質心飛行器的工程化再入制導方法，用于解決現有變質心飛行器再入制導方法工程應用性差的技術問題。技術方案是基于工程中最常見的比例制導律，將變質心飛行器落速落角約束轉化為一增廣項，進一步對該增廣項參數進行魯棒性擴維設計，使得制導參數為變質心飛行器飛行狀態偏差量的函數，在變質心飛行器受干擾作用時保證制導精度，最后基于需用過載與可用過載關系確定制導指令即滾轉角指令大小。本發明在比例制導律的基礎上，增加考慮落角和落速約束的增廣項，實現彈道抬升和降低，保證落角和落速約束同時滿足，在此基礎上對增廣項系數進行魯棒性擴維設計，是一種形式簡單具有良好工程應用性能的變質心飛行器強魯棒制導方法。

技術領域

本發明涉及一種變質心飛行器再入制導方法，特別涉及一種面向變質心飛行器的工程化再入制導方法。

背景技術

一維變質心飛行器通常采用固定配平型設計，它是一種簡單、易實現的再入飛行器構型。固定配平型飛行器利用自身靜穩定性實現俯仰和偏航運動自穩定，只需對滾轉通道進行控制即可實現機動飛行。然而，滾轉單通道控制模式下，飛行器過載僅方向可控、大小不可控，這為落速落角約束的固定配平型變質心飛行器強魯棒制導帶來挑戰。

針對帶落角落速終端約束的固定配平型變質心飛行器制導問題，葛振振在其碩士學位論文“變質心再入彈頭軌跡規劃與制導控制系統設計[D].葛振振.西安:西北工業大學碩士學位論文,2015”中提出一種標稱軌跡跟蹤制導方法，利用模擬退火算法和直接打靶法，尋優得到一條滿足落角和落速約束的可飛標稱軌跡，通過跟蹤這一標稱軌跡，較好的解決了固定配平型變質心飛行器的多約束制導問題。但該方法工程應用性較差：一方面基于尋優算法確定的標稱軌跡難以復現；另一方面，需離線加載大量標稱軌跡信息，給機載計算機存儲能力和運行速度提出更高要求。

發明內容

為了克服現有變質心飛行器再入制導方法工程應用性差的不足，本發明提供一種面向變質心飛行器的工程化再入制導方法。該方法基于工程中最常見的比例制導律，將變質心飛行器落速落角約束轉化為一增廣項，進一步對該增廣項參數進行魯棒性擴維設計，使得制導參數為變質心飛行器飛行狀態偏差量的函數，在變質心飛行器受干擾作用時保證制導精度，最后基于需用過載與可用過載關系確定制導指令即滾轉角指令大小。本發明在最基本的比例制導律的基礎上，增加考慮落角和落速約束的增廣項，實現彈道抬升和降低，保證落角和落速約束同時滿足，在此基礎上對增廣項系數進行魯棒性擴維設計，使增廣項作用大小與飛行器當前飛行狀態和標稱狀態的偏差相關，實現制導方法強魯棒特性，是一種形式簡單具有良好工程應用性能的變質心飛行器強魯棒制導方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：一種面向變質心飛行器的工程化再入制導方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、比例制導律增廣。

定義地面坐標系為ex_ey_ez_e，簡記為e：原點e取初始時刻飛行器質心o在地面投影點；ey_e在地心O_E與飛行器質心o的連線上，指向飛行器質心o為正；而ex_e在過e點垂直于ey_e的平面內，指向目標點；ex_ey_ez_e構成右手直角坐標系。

定義視線坐標系oξ_oη_oζ_o，簡記為S：原點在飛行器質心o處；oξ_o由飛行器質心指向目標點；oζ_o在水平面內，即在e-xz平面內，且與oξ_o軸垂直，沿著oξ_o正向看去向右為正，oη_o軸與oξ_o、oζ_o軸組成右手直角坐標系。