[发明专利]针对机动目标和时延通信的多导弹协同制导律设计方法

权利要求书

1.针对机动目标和时延通信的多导弹协同制导律设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：针对运动轨迹不规律的机动目标，建立在三维空间中，导弹与目标相对位置关系的运动学模型；

所述步骤1中具有N枚导弹的协同作战运动模型具体构建方法为：

步骤1-1：选取空间中任意一点O，以铅直方向为Z轴建立惯性坐标系OXYZ；对参与协同攻击的导弹进行编号，记为导弹i的位置坐标，为导弹i的速度向量，为导弹i的加速度向量；

步骤1-2：利用雷达或激光探测设备，获取机动目标的位置信息和速度信息

步骤1-3：对于导弹i，针对机动目标多导弹协同攻击模型为：

其中，表示导弹i与目标的相对距离，这里，俯仰角偏移角旋转矩阵

在(1)中，分别为导弹i沿视线方向、俯仰方向、偏移方向上的相对速度分量；分别为目标T沿导弹i的视线方向、俯仰方向、偏移方向上的加速度分量，该加速度不可测也不可被利用；

分别为导弹i沿视线方向、俯仰方向、偏移方向上制导律的加速度控制输入；

步骤2：利用不连续控制设计俯仰和偏移方向的加速度制导律，使得导弹与目标的相对速度沿两个方向的分量可在有限时间内收敛至零，再利用连续化和自适应参数控制方法改进制导律；

步骤2中，沿俯仰方向和偏移方向的加速度制导律具体步骤为：

步骤2-1：利用不连续控制设计，建立俯仰方向的不连续制导律：

其中，为收敛常数，为扰动抑制系数，满足

表示目标沿导弹i俯仰方向加速度分量的上界；

步骤2-2：利用不连续控制设计，建立偏移方向上初步制导律：

其中，为收敛常数，为扰动抑制系数，且满足表示目标沿导弹i偏移方向加速度分量的上界；

步骤2-3：构建扰动抑制系数，可以如(4)表示：

其中，为自适应增长系数，为防发散系数，为常数；

步骤2-4：由于(2)(3)中包含不连续的符号函数，其开关特性会导致相对速度分量在趋于零点附近时，加速度输入出现抖振现象；为了避免该问题，可设置饱和阈值ε，此时(2)(3)中符号函数sign(·)可由饱和函数sat_ε(·)代替：

在导弹运动的初始阶段，速度分量往往较大而且不稳定，为保护发动机，系统需要防止输入突变；当导弹运动进入中程后，速度分量稳定在零点附近且变化较小，此时系统需要在防止抖振的同时增加系统精度；为了分别提高制导律的在导弹飞行初始阶段的抗突变性与中后半段的精度，可取饱和系数如(5)所示：

其中，tanh(·)为双曲正切函数，表示导弹沿俯仰方向和偏移方向最大可供加速度，标准化系数中止系数抗突变系数抗抖振系数

步骤2-5.出于自身性能的约束，导弹有最大加速度输入限制，沿俯仰方向的制导律可设计为：

沿偏移方向的制导律设计为：

步骤3：构建导弹群间的通信网络，利用不连续控制和一致性协议设计沿视线方向的加速度制导律，使各导弹距目标的相对距离、视线方向的相对速度趋于一致，再利用连续化和自适应参数控制方法改进制导律；

所述步骤3中沿视线方向的加速度制导律具体步骤为：

步骤3-1：利用导弹上无线电收发装置，构建通信网络，使得导弹间可沿通信通信拓扑图的连边进行信息交互；

记a_ij为通信拓扑图邻接矩阵元素，若导弹i可以接受到导弹j所发出的信息，则a_ij＝1，否则a_ij＝0，令a_ii＝0；

通信拓扑图需含有向生成树，即存在导弹s₀，使得对导弹群中任意导弹s^*，在通信拓扑图中含有从s^*到s₀的有向通路；

步骤3-2：建立视线方向上如(8)所示的不连续制导律：利用通信网络的分布式反馈由下式表示：

其中，k_i1，k_i2为收敛系数，且k_i1＞0，表示一致参考速度，r_j(t-τ_ij(t))表示导弹i在t时刻接收到导弹j在(t-T_ij(t))时刻与目标相对距离信息；

其中，为扰动抑制系数，且满足表示目标沿导弹i视线方向加速度分量的上界；

步骤3-3：构建自适应扰动抑制系数；可表示为

其中，为自适应增长系数，为防发散系数，为常数；

步骤3-4：上述(9)中的不连续控制会导致系统产生抖振现象，可以将(9)中符号函数sign(·)可以由饱和函数sat_ε(·)代替；

可取饱和系数ε如下所示：

其中，表示导弹沿视线方向的最大可供加速度，标准化系数中止系数抗突变系数抗抖振系数

步骤3-5：出于自身性能的约束，导弹在沿视线方向有最大加速度输入限制；沿俯仰方向的制导律可如(12)所示：