[发明专利]一种基于滑模控制的带末角约束制导方法

权利要求书

1.一种基于滑模控制的带末角约束制导方法，其特征在于：具体实现步骤如下：

步骤1，建立二维平面飞行器的运动学和动力学模型：

x·=Vcosγ---(1)]]>

y·=Vsinγ---(2)]]>

V·=-Dm-gsinγ---(3)]]>

γ·=LmV-gcosγV---(4)]]>

其中，x，y是地面坐标系下的位置坐标，V是飞行速度，γ为弹道倾角，m是飞行器质量，g是重力加速度，LD分别为升力和阻力，ρ为大气密度，C_x,C_y分别为阻力系数和升力系数，S_ref为飞行器的参考面积；

设计新的独立变量Y=y₀-y   （5）其中，y₀是飞行器的初始高度；

以Y作为独立变量，得到新模型如下：

x′=dxdY=-cotγ---(6)]]>

y′=dydY=-1---(7)]]>

V′=dVdY=D+mgsinγmVsinγ---(8)]]>

γ′=dγdY=-L-mgcosγmV2sinγ---(9)]]>

t′=dtdY=-1Vsinγ---(10)]]>

步骤2，设计带末角约束的制导律

设计的目标为：在制导末时刻，飞行器位置坐标与目标位置坐标(x_f,y_f)距离最小，并且飞行器的弹道倾角为期望的末端弹道倾角γ_f；其中下标f表示变量末值；

步骤2.1，设计滑模函数

根据终端约束，设计滑模函数如下：

S₁=x-x_f-x'_f(Y-Y_f)   （11）

将S₁对Y求导，得到

S₁'=x'-x'_f    （12）

步骤2.2，求解辅助控制量

为使得S₁,S₁'在飞行末时刻同时到0，根据反步法设计虚拟控制量；

将S₁'作为虚拟控制量，为使得Y到达Y_f时，'S₁S₁'同时到0，设计S₁'为如下形式：

S1′=-nS1Yf-Y,]]>n为常数且n>1   （13）

再选取弹道倾角变化率γ'为辅助控制量，利用Lyapunov方法求解，得到辅助控制量使从某一时刻开始直到制导结束所设计的S₁’形式一直成立；

求解得到的γ'为：

γ'=-Msin²γ-ksin²γsgn(S₂)；

其中，M=nS1′(Yf-Y)+nS1(Yf-Y)2,]]>k=|S2(0)|Yb,]]>k>0，S2=S1′+nS1Yf-Y;]]>γ为即时的弹道倾角；

步骤3，将步骤2中得到的作为辅助控制量γ'转化为攻角α；

步骤4，将步骤3得到的攻角α输入步骤1建立的飞行器新模型，对飞行器轨迹进行实时调整，使其满足期望的终端条件，实现末制导。