[发明专利]基于输出一致性的多弹协同制导方法

权利要求书

1.基于输出一致性的多弹协同制导方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、给定各导弹法向加速度和视场角的约束条件；

步骤二、基于导弹和目标的相对运动关系，建立导弹状态依赖的线性模型，采用数值方法对所述导弹状态依赖的线性模型进行离散化，基于离散化后的导弹状态依赖的线性模型，根据设定的预测时域建立预测控制模型；

步骤三、基于预测控制模型和各导弹打击时间协同的要求，获得性能指标函数；

步骤四、基于二次规划形式，将性能指标函数和约束条件转化为二次规划标准型；

步骤五、基于当前时刻各导弹状态、二次规划标准型的各导弹法向加速度和视场角的约束条件和性能指标函数，获得多弹协同制导的优化模型，基于多弹协同制导的优化模型，利用凸优化方法，获得当前时刻各导弹的最优控制序列；

步骤六、从最优控制序列中选择各导弹的法向加速度并代入导弹状态依赖的线性模型，计算下一时刻的各导弹状态，按照步骤五的方式重复直至各导弹命中目标。

2.如权利要求1所述基于输出一致性的多弹协同制导方法，其特征在于，步骤一具体实现过程如下：

定义编队中第i枚导弹的法向加速度约束条件为其中a⁽ⁱ⁾为第i枚导弹的法向加速度，为第i枚导弹的最大法向加速度；第i枚导弹的视场角的约束条件为σ⁽ⁱ⁾为第i枚导弹的速度前置角，为第i枚导弹的速度最大前置角。

3.如权利要求1所述基于输出一致性的多弹协同制导方法，其特征在于，步骤二具体实现过程如下：

选取第i枚导弹的状态变量为第i枚导弹状态变量的变化率，第i枚导弹的控制变量u⁽ⁱ⁾＝a⁽ⁱ⁾，其中i,j表示导弹编号，i,j＝1,...,N_v,i≠j，根据导弹和目标的相对运动关系，建立导弹状态依赖的线性模型：

其中a⁽ⁱ⁾表示第i枚导弹的法向加速度；A⁽ⁱ⁾为第i枚导弹的状态矩阵、B⁽ⁱ⁾为第i枚导弹的输入矩阵、y⁽ⁱ⁾、和分别为第i枚导弹的一致性变量、视线角速度和视场角，分别为第i枚导弹的一致性变量、视线角速度和视场角的输出矩阵，分别为r⁽ⁱ⁾,λ⁽ⁱ⁾,σ⁽ⁱ⁾对应的赋予变量，其表示形式分别如下：

；

r⁽ⁱ⁾表示第i枚导弹的弹目距离，表示第i枚导弹的弹目相对速度，λ⁽ⁱ⁾表示第i枚导弹的视线角，表示第i枚导弹的视线角速度，σ⁽ⁱ⁾为第i枚导弹的速度前置角，V表示导弹飞行速度，k_r和分别为弹目距离的权重和弹目相对速度的权重；

采用数值方法对状态矩阵A⁽ⁱ⁾、输入矩阵B⁽ⁱ⁾进行离散化，获得第i枚导弹的导弹状态依赖的线性模型的离散化形式

定义k时刻导弹群整体状态变量X(k)，k时刻导弹群整体的一致性变量、视线角速度和视场角分别为Y(k)、Z₁(k)、Z₂(k)，控制变量U(k)，X(k)、Y(k)、Z₁(k)、Z₂(k)和U(k)分别为

其中，x⁽ⁱ⁾(k)为k时刻第i枚导弹状态变量；y⁽ⁱ⁾(k)为k时刻第i枚导弹的一致性变量；为k时刻第i枚导弹的视线角速度；为k时刻第i枚导弹的视场角；u⁽ⁱ⁾(k)为k时刻第i枚导弹的控制变量，i＝1,...,N_v；

定义当前时刻导弹群整体状态矩阵当前时刻导弹群整体状态的一致性变量、视线角速度和视场角的输出矩阵分别为控制矩阵和分别为

其中blkdiag为分块对角矩阵运算；

定义预测控制模型的预测时域为N，获得预测时域内状态变量预测时域内导弹群整体状态的一致性变量、视线角速度和视场角的输出矩阵的输出变量分别为和控制变量状态矩阵控制矩阵预测时域内导弹群整体状态的一致性变量、视线角速度和视场角的输出矩阵的输出矩阵分别为和和分别为

其中I_M为M阶单位矩阵，M＝N，为矩阵的克罗内克积运算；X(k+t)为k+t时刻导弹群整体的一致性变量，Y(k+t)为k+t时刻导弹群整体的视线角速度，Z₁(k+t)为k+t时刻导弹群整体的视线角速度，Z₂(k+t)为k+t时刻导弹群整体的视线视场角，U(k+t-1)为k+t-1时刻导弹群整体的控制变量；t＝1,...,N；

选择所述导弹状态依赖的线性模型的一致性变量、视线角速度和视场角作为输出变量，基于预测时域内状态变量输出变量和控制变量状态矩阵控制矩阵输出矩阵和获得预测控制模型为

其中，X(k)为k时刻导弹群整体状态变量。