[发明专利]一种基于事件触发的微分对策协同制导方法

说明书

本发明公开了一种基于事件触发的微分对策协同制导方法，属于飞行器制导技术领域。该方法基于微分对策理论和拓扑结构，将多导弹协同制导系统建模为非线性零和微分对策系统；引入事件触发机制，避免各枚导弹之间冗余信号的通信传输；并利用自适应动态规划技术，得到非线性耦合HJI方程组的近似解。本发明设计的事件触发的最优控制器在线实时更新，能够实现多枚导弹在要求的时间内以相同碰撞角击中同一目标，同时能有效降低导弹之间的通信资源和计算成本。

技术领域

本发明涉及一种基于事件触发的微分对策协同制导方法，属于飞行器制导技术领域。

背景技术

在各国日益激烈的军备竞赛中，导弹凭借其射程远、精度高、威力大和突防能力强等优势成为军事武器的研究热点。然而，随着作战环境的日益复杂、拦截目标日益的智能化，已被广泛应用的传统制导律的拦截精度和拦截成功率大大下降。作为解决冲突对抗或竞争问题的有效工具，微分对策能够根据具体的对抗或冲突问题进行建模分析。与最优控制相比，微分对策是一种研究双方或多方最优策略的理论，它能够在充分考虑对策参与者之间博弈关系的条件下，对系统所能实现的最优或最差结果进行研究。考虑到导弹拦截机动目标模型是非线性的且存在不确定性等因素，使得非线性微分对策系统求解出现困难，即耦合的Hamilton-Jacobi-Isaacs(HJI)或Hamilton-Jacobi(HJ)方程的求解问题在一定程度上制约了其在拦截制导系统中的应用。近年来，自适应动态规划(Adaptive dynamicprogramming,ADP)作为一种有效的智能控制方法吸引了广大学者的注意。ADP方法的基本原理是利用函数近似结构(如神经网络等)来近似性能指标函数，然后根据贝尔曼最优性原理更新函数近似结构的参数，从而获得最优性能指标函数和最优控制策略。但是基于ADP技术的多人合作微分对策理论还有很多的不足与缺陷，因而研究基于ADP技术的多人合作微分对策理论具有很大的潜力。

随着现代和未来战争的战场环境越来越复杂，海量的数据传输和有限的网络带宽之间的矛盾日益激烈。而传统的时间触发控制方案需要卫星根据周期采样的信息调节自身状态，以实现有效拦截。通信压力较大，控制输入更新较为频繁，造成资源浪费。为克服时间触发控制的局限性，避免通信资源和计算资源的不必要浪费，学者们提出了一种可以替代周期控制的策略，即事件触发控制(Event-triggered Control,ETC)。这是一种有效的降低计算成本的控制方法，信号传输是根据系统的需求来进行的，在网络系统控制、复杂系统跟踪、编队控制、多智能体等领域有着广泛的应用。与时间触发相比，事件触发系统的主要特点是某个事件的发生决定了采样信号，而不是随着时间的流逝而周期性采样。也就是说，事件触发是一种仅在“需要”时进行采样的控制策略，利用该机制能够在保证系统控制性能的同时，有效的减少控制器的计算成本和系统的通信成本。因此，基于事件触发控制的制导律，不仅能够保证拦截效果，而且能够提高通信资源的利用率，节约计算成本，减轻网络带宽的压力，因而更加的符合现代信息化战争思想的作战方式。

发明内容

为了解决网络带宽限制和时变的非线性HJI方程求解困难等问题，本发明提出了一种基于事件触发的微分对策协同制导方法。该方法通过引入事件触发通信方案，避免大量不必要的数据传输；利用自适应动态规划技术近似求解耦合的HJI方程，得到最优的微分对策协同制导律。

本发明为解决上述问题采用以下技术方案：

一种基于事件触发的微分对策协同制导方法，包括以下步骤：

步骤1、设导弹与目标的运动为质点运动，且其速度大小及视线角大小恒定，定义M₁,M₂…M_N分别表示N枚导弹，T表示机动的目标；建立二维平面多导弹-目标的相对运动方程：