[發(fā)明專利]一種基于前向制導(dǎo)的自適應(yīng)積分滑模三維制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法

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• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110687801A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程東升;陳寶文
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 44552 廣州赤信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 龔素琴

本發(fā)明公開一種基于前向制導(dǎo)的自適應(yīng)積分滑模三維制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：S1、建立三維攔截高超聲速飛行器的前向制導(dǎo)相對運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；S2、根據(jù)步驟S1建立的模型定義滿足前向制導(dǎo)條件的滑模面；S3、根據(jù)步驟S2定義的滑面模，設(shè)計(jì)自適應(yīng)律積分三維制導(dǎo)律；上述步驟S2定義滿足前向制導(dǎo)條件的滑模面的具體實(shí)現(xiàn)過程為：定義積分滑模面如下：其中，k₁為正常數(shù)，e_i(0)為誤差變量e_i的初始值，i＝1、2，s₁與s₂分別表示俯仰和偏航方向上的滑面模，0＜α₁＜1。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及前向制導(dǎo)控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于前向制導(dǎo)的自適應(yīng)積分滑模三維制導(dǎo)律設(shè)計(jì)非方法。

背景技術(shù)

隨著戰(zhàn)爭環(huán)境的復(fù)雜化、以及空天武器的多樣化和高速飛行器技術(shù)的快速發(fā)展。尤其空天武器向著高速化、大機(jī)動(dòng)及規(guī)避能力強(qiáng)等方向發(fā)展，為了對攔截這類新型攻擊性空天武器，傳統(tǒng)的反導(dǎo)攔截技術(shù)已經(jīng)不再適用，需要現(xiàn)代防御導(dǎo)彈必須采用一定的特殊攔截方式，才能對這類高速類空天武器保證攔截精度以及達(dá)到更大的毀傷程度。

隨著目標(biāo)的速度越來越快，導(dǎo)彈和目標(biāo)的相對速度也隨之增高，使得末端攔截時(shí)間過短甚至只有數(shù)秒鐘，導(dǎo)致傳統(tǒng)殺傷方式很難保證成功攔截目標(biāo)。目前的防御武器的攔截方式通常要求攔截者的速度大于目標(biāo)的速度時(shí)采用尾追攔截方式，相反的采用迎頭攔截。因此，傳統(tǒng)的制導(dǎo)方式很難保證攔截概率。為了攔截高速大機(jī)動(dòng)飛行器目標(biāo)，提出一種攔截高速飛行器目標(biāo)的前向制導(dǎo)方法。采用該種攔截方式，彈目之間的速度變的相對較小，末端制導(dǎo)時(shí)間變長，這給導(dǎo)彈提供了充分的調(diào)整時(shí)間，并且能夠增大攻擊區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明利用自適應(yīng)方法、積分滑模控制理論，提出了一種基于前向制導(dǎo)自適應(yīng)積分滑模三維制導(dǎo)律，能夠有效攔截高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于前向制導(dǎo)的自適應(yīng)積分滑模三維制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

S1、建立三維攔截高超聲速飛行器的前向制導(dǎo)相對運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；

S2、根據(jù)步驟S1建立的模型定義滿足前向制導(dǎo)條件的滑模面；

S3、根據(jù)步驟S2定義的滑面模，設(shè)計(jì)自適應(yīng)律積分三維制導(dǎo)律；

上述步驟S2定義滿足前向制導(dǎo)條件的滑模面的具體實(shí)現(xiàn)過程為：

定義積分滑模面如下：

其中，k₁為正常數(shù)，e_i(0)為誤差變量e_i的初始值，i＝1、2，s₁與s₂分別表示俯仰和偏航方向上的滑面模，α₁為正常數(shù)且滿足0＜α₁＜1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：基于前向制導(dǎo)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)導(dǎo)彈速度低于目標(biāo)速度時(shí)，具備對高速目標(biāo)的攔截能力。利用積分滑模控制理論和自適應(yīng)方法，使得設(shè)計(jì)的自適應(yīng)積分滑模三維制導(dǎo)律在降低了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的同時(shí)，能夠提高攔截高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)的制導(dǎo)精度。

附圖說明

圖1為前向制導(dǎo)攔截示意圖。

圖2為三維空間的彈目相對運(yùn)動(dòng)幾何示意圖。

圖3為在制導(dǎo)律(15)作用下的仿真結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

為了成功攔截高速大機(jī)動(dòng)飛行器目標(biāo)，本發(fā)明采用前向制導(dǎo)方法，其前向制導(dǎo)攔截示意圖如圖1所示。