[發明專利]復雜環境及任務約束下的高超聲速飛行器再入制導方法在審
| 申請號： | 202011186620.0 | 申請日： | 2020-10-30 |
| 公開（公告）號： | CN112256061A | 公開（公告）日： | 2021-01-22 |
| 發明（設計）人： | 周銳;張宇航 | 申請（專利權）人： | 北京航空航天大學 |
| 主分類號： | G05D1/10 | 分類號： | G05D1/10 |
| 代理公司： | 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668 | 代理人： | 黃川;史繼穎 |
| 地址： | 100191*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 復雜 環境 任務 約束 高超 聲速 飛行器 再入 制導 方法 | ||
1.一種復雜環境及任務約束下的高超聲速飛行器再入制導方法，其特征在于，包括如下步驟：
S1：建立飛行器質心運動學和動力學模型并對其進行無量綱化處理，得到無量綱化的飛行器質點動力學與運動學模型，并建立飛行器再入制導過程中的約束條件；
S2：設定過航路點任務的約束條件，設計針對過航路點任務的再入制導律并將其帶入步驟S1中得到的無量綱化的飛行器質心運動學和動力學模型，完成針對過航路點任務的再入滑翔制導的仿真驗證；
S3：在已知禁避飛區參數的條件下，設計針對禁避飛區規避任務的再入制導律，并將其帶入步驟S1中得到的無量綱化的飛行器質心運動學和動力學模型，完成針對禁避飛區規避任務的再入滑翔制導的仿真驗證。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，首先做出如下假設：
假設1：地球為自轉速度恒定的均質球體；
假設2：距離地球海平面相同高度處的大氣特性相同；
假設3：飛行器為剛體對象，不考慮彈性形變；
假設4：飛行器無質量變化，以無動力方式滑翔；
假設5：飛行器采用傾斜轉彎方式，無側滑角；
基于上述假設，建立飛行器質心運動學模型：
其中，r表示地心距；V表示飛行器速度；γ表示航跡傾斜角；ψ表示航向角；θ表示星下點經度；φ表示星下點緯度；上標·表示一階求導；
建立飛行器質心動力學模型為：
其中，D表示阻力；m表示飛行器質量；g表示當地重力加速度；L表示升力；σ表示飛行器傾側角；Ω表示地球自轉角速度；
對所建立的飛行器質心運動學模型式(1)和動力學模型式(2)進行無量綱化處理，其中，地心距r、飛行器速度V、時間t和地球自轉角速度Ω對應的無量綱參數分別定義如下：
其中，上標-表示無量綱參數；rscale表示地心距r的無量綱處理參數；R0表示地球半徑；Vscale表示飛行器速度的無量綱處理參數；g0表示海平面處的重力加速度；tscale表示時間t的無量綱處理參數；Ωscale表示地球自轉角速度Ω的無量綱處理參數；
將式(3)中的無量綱參數代入式(1)和(2)中，得到無量綱化的飛行器質點動力學與運動學模型如下：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，所建立的飛行器再入制導過程中的約束條件包括熱流密度約束、動壓約束、過載約束、控制約束和目標約束。
4.根據權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步驟S2中，設定過航路點任務約束條件為再入過程的終端約束與局部過航路點約束，
設計針對過航路點任務的再入制導律包括如下步驟：
S11：建立以能量為自變量的預估校正算法，采用航向角導引模型與傾側角誤差走廊結合的方式設計橫側向通道制導律，輸出傾側角指令方向；采用4-5階龍格庫塔法及割線法設計縱向通道制導律，更新修正傾側角指令幅值大小；
S12:設計傾側角走廊通道以保證飛行器在該傾側角走廊通道內以低于10km的偏差通過航路點，實現滿足精度要求的橫側向制導律；
S13:根據當前軌跡航向角與航路點航向角的偏差，調節傾側角指令幅值，實現橫側向通道與縱向通道的結合，共同確定針對過航路點任務的再入制導律。
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