[發明專利]一種基于耦合PI鎮定規則的精確快速末制導方法

在審

• 申請號: 202011563687.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112685886A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 曾喆昭
• 申請（專利權）人: 曾喆昭
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/13;F42B15/01;G06F119/14
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針對末制導控制問題，本發明提出了一種基于耦合PI鎮定規則的精確快速末制導方法。該方法以彈目視線角速率趨近零為跟蹤控制目標,控制攔截彈的彈目視線角速率快速趨近零,從而實現導彈精確快速攔截目標的目的。為了實現該攔截目標,建立了彈目視線角速率趨近零的受控誤差系統,據此設計了基于耦合PI鎮定規則的末制導律,理論分析了彈目跟蹤控制系統的魯棒穩定性和抗擾動魯棒性,仿真結果不僅驗證了理論分析的合理性,而且表明了本發明的一種基于耦合PI鎮定規則的精確快速末制導控制方法能夠以彈目視線角速率快速趨近零來精確攔截目標，而且攻擊角度較大，殺傷力較強，在精確末制導控制領域具有重要的科學意義和應用價值。

技術領域

本發明涉及一種末制導控制方法，尤其涉及一種基于耦合PI鎮定規則的精確末制導控制方法。

背景技術

使用精確制導武器對目標實施精確快速攔截是現在和未來戰爭中的主要作戰方式。末制導律的設計不僅要求導彈以較小的脫靶量擊中目標，還需要導彈以較大的攻擊角度命中目標以求對作戰目標最大的毀傷效果。由于高速飛行的導彈在打擊目標時,留給末制導的時間往往只有短短幾十秒鐘，因而迫切要求彈目視線(Line Of Sight,LOS)角速率能夠快速收斂到零，以保證導彈在與目標撞擊之前穩定到某期望的LOS角方向，以提高制導性能。目前常用的末制導方法主要是各類滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)方法和自抗擾控制方法(Auto Disturbance Rejection Control,ADRC)方法，然而，各類SMC制導方法不可避免存在高頻抖振現象和計算量較大的局限性；而ADRC制導方法則涉及較多控制器參數，控制器結果復雜，而且計算量大等局限性。在現有末制導律設計中，主要以期望的LOS角q_d為控制目標，通過設計攔擊導彈法向加速度a_m指令來控制LOS角q在導彈擊中目標之前能夠跟蹤期望的LOS角q_d，即q→q_d，因而在導彈末制導終端，當彈目相對距離r→0時，會引起LOS角加速度的奇異情況，增加了控制難度，使得制導律的設計變得十分復雜，而且只能犧牲零距離脫靶量的指標。

為此，本發明提出了一種基于耦合PI鎮定規則的精確快速末制導方法。該方法不僅是一種能夠精確攔截目標的快速末制導方法，而且制導控制器具有結構簡單、計算量小、實時性好的突出優勢，能夠實現以較大攻擊角度和較大殺傷力精確攔截目標。

發明內容

本發明提供一種基于耦合PI鎮定規則的精確末制導方法，其特征在于，包括如下步驟：1)以彈目LOS角速率趨近零為制導目標，根據彈目LOS角速率建立跟蹤誤差e₁及其誤差的積分e₀分別為：

其中，t是時間變量，是彈目LOS角速率；

2)根據步驟1)和彈目相對運動系統，建立跟蹤誤差的微分為：

其中，r與q分別是彈目相對距離和彈目LOS角，和是彈目相對距離變化率和LOS角速率，a_m和a_t分別表示導彈和目標的法向加速度，θ_m和θ_t分別表示導彈和目標的航跡角；

3)設外部擾動時變控制系數考慮到根據步驟2)，建立彈目LOS角速率趨近零的受控誤差系統為：

4)根據步驟3)定義基于耦合PI鎮定規則的末制導控制系統的比例控制力u_p和積分控制力u_i分別為：

其中，是速度因子，且1≤α≤10，|u_i|≤0.5u_m，u_m是導彈的最大法向加速度，t_r

是過渡過程時間；