[发明专利]一种三维空间内终端速度可控的末制导方法

说明书

本发明公开的一种三维空间内终端速度可控的末制导方法，属于飞行器制导与控制领域。本发明实现方法为：分别在纵向、侧向两个平面内设计终端速度可控的制导律，所述终端速度可控的制导律包括纵向制导律和侧向制导律；纵向制导律采取“比例导引+偏置比例导引”的两段式制导，通过控制两段的切换时间及偏置项系数实现对终端速度的控制；侧向制导律采取“侧向绕飞+比例导引”的两段式制导，通过控制侧向绕飞的时间实现对终端速度的控制；按照所述终端速度可控的制导律，输出攻角、侧滑角制导指令，进而实现多约束条件下无动力飞行器在三维空间内终端速度可控的末制导。本发明还具有制导效率高、鲁棒性强的优点。

技术领域

本发明涉及一种飞行器精确末制导方法，尤其涉及一种终端速度可控的三维空间末制导方法，属于飞行器制导与控制领域。

背景技术

末制导技术是保证飞行器精确命中目标的核心技术之一。为了实现对目标的有效打击，不仅要求飞行器以固定角度精确命中目标，还要求飞行器在命中目标时满足一定的速度约束。过小的终端速度不利于末段突防和目标毁伤效果，而过大的终端速度可以影响飞行末段的结构安全。因此，在先进制导律设计时，需把终端速度约束加以考虑。

目前，带终端速度约束的制导律主要采用跟踪速度剖面的方法设计。对于复杂多约束的末制导段，尤其是无动力飞行器的对地攻击段，跟踪速度剖面的方法面临欠驱动问题。受到模型误差与外部扰动的影响，跟踪速度剖面的方法很难兼顾终端位置和角度约束。因此，有必要针对多约束、多扰动的对地攻击段，设计一种终端速度可控的三维制导方法。

发明内容

本发明目的是提供一种三维空间内终端速度可控的末制导方法，分别在纵向、侧向两个平面内设计终端速度可控的制导律，所述终端速度可控的制导律包括纵向制导律和侧向制导律；纵向制导律采取“比例导引+偏置比例导引”的两段式制导，通过控制两段的切换时间及偏置项系数实现对终端速度的控制；侧向制导律采取“侧向绕飞+比例导引”的两段式制导，通过控制侧向绕飞的时间实现对终端速度的控制；按照所述终端速度可控的制导律，输出攻角、侧滑角制导指令，进而实现多约束条件下无动力飞行器在三维空间内终端速度可控的末制导。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种三维空间内终端速度可控的末制导方法，包括如下步骤：

步骤一、在建立飞行器的终端约束以及控制约束模型的基础上，分别在纵向、侧向两个平面内设计终端速度可控的制导策略，所述终端速度可控的制导策略包括纵向制导策略和侧向制导策略；纵向制导策略采取“比例导引+偏置比例导引”的两段式制导，选取两段切换时间t_y和偏置项权重系数k为制导律的控制参数；侧向制导策略采取“侧向绕飞+比例导引”的两段式制导，选取侧向绕飞时间t_z为制导律的控制参数。

步骤1.1：建立飞行器的终端约束模型。

飞行时间为t，终端时刻为t_f，则飞行器的终端约束模型为

式中，Δs为脱靶量，θ为弹道倾角，v为飞行器速度；Δs_f、θ_f、v_f为期望终端状态。

步骤1.2：建立飞行器控制约束模型。

飞行器在飞行过程中，为了保证飞行任务的成功，还需要满足攻角α、侧滑角β约束，即飞行器控制约束模表示为

式中，α_min为攻角最小值，α_max为攻角最大值，β_min为侧滑角最小值，β_max为侧滑角最大值。