[发明专利]自适应分段的多段线性伪谱广义标控脱靶量再入制导方法

摘要

本发明公开了自适应分段的多段线性伪谱广义标控脱靶量再入制导方法，该制导方法不仅适用于高升阻比再入飞行器，且能满足多种终端约束和过程约束。该方法结合了非线性模型预测控制，多段线性伪谱法以及变分法的基本思想，与Yu方法最大的不同在于，处理的对象为考虑耦合效果的降阶非线性再入动力学，并且除了考虑终端位置要求和倾侧角要求外，还考虑了终端高度和弹道倾角约束。

主权项

1.自适应分段的多段线性伪谱广义标控脱靶量再入制导方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)初始化：设置初始、终端的计算仿真参数，通过离线弹道优化获得合理的初始控制参数和分段时间初值；(2)下落段制导：以最大攻角和零倾侧角下落，直到高度的变化率为零，进入滑翔段阶段；(3)滑翔段制导倾侧反转判断：根据当前能量状态与分段时间的关系，判断是否进行倾侧反转，当当前能量大于分段时刻的能量时，不进行反转，进入步骤(4)，当当前能量小于分段时刻的能量时，且不为最后一个反转点时，重新建立非线性参数控制问题，进入步骤(4)，当为最后一个反转点时，进入步骤(9)；(4)滑翔段制导预测弹道积分：使用当前时刻的状态量作为积分初值，所述的初始控制参数和分段时间初值作为控制输入，其中当前时刻所对应的控制参数记为U0，进行预测弹道积分，获得广义标控脱靶量即终端状态偏差dψ以及全局多段弹道信息，Xk，Uk；(5)精度判定：判断所述广义标控脱靶量的精度范围，如果所述dψ满足所述步骤(1)设置的终端计算仿真参数的精度要求，进入步骤(6)，如果不满足精度要求，进入步骤(8)；(6)过程边界控制：判断所述的U0是否满足多种过程约束界限，当所述的U0超过边界控制Umax时，所述的U0等于Umax，否则，所述的U0等于U0，进入步骤(7)；(7)执行控制指令：将所述的U0作用到弹道阻尼控制方程中，获得平稳滑翔的控制指令Uc，并将其作用到实际的系统中去，返回步骤(3)，并且将当前的分段时间作为倾侧反转的判断基准，当前的U0和分段时间作为下一步弹道积分的控制输入；(8)滑翔段制导控制参数和分段时间更新：分别对预测的每段积分弹道进行线性化处理，结合多段伪谱法和变分法原理，获得满足终端标控脱靶量修正的控制参数和分段时间解析修正关系，进而获得控制参数和分段时间的更新，并进入步骤(6)；(9)末制导段显示制导：分别根据当前状态和终端约束条件在纵、横平面采用比例导引和多项式制导，获得能够导引飞行器安全地飞向目标且满足多种终端约束的制导指令。