一种基于视线的有限时间收敛主动防御制导控制方法
【专利摘要】一种基于视线的有限时间收敛主动防御制导控制方法，涉及一种制导控制方法，特别是涉及一种主动防御制导控制方法。为了解决防御导弹过载能力受限的问题。本发明首先对目标、防御导弹和拦截导弹相对运动建模，采用视线制导方式为防御导弹设计制导律，然后采用非奇异终端滑模控制来设计制导律，对纵向平面和侧向平面分别定义滑模变量为并对其求导，将目标、防御导弹和拦截导弹相对运动方程带入并整理后得到纵向平面和侧向平面的制导律和，并按制导律对导弹进行控制，本发明能有效降低防御导弹需用过载。本发明适用于主动防御制导控制。
【专利说明】一种基于视线的有限时间收敛主动防御制导控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种制导控制方法，特别是涉及一种主动防御制导控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着导弹防御系统技术的完善，弹道导弹突防面临巨大挑战。弹道导弹在大气层 外的中段飞行段由于机动能力很小，弹道固定容易被导弹防御系统拦截。为了避免被导弹 防御系统拦截，传统突防的弹道导弹采用了被动逃避的方式，例如电子干扰，隐身技术，释 放诱饵，中段制导，多弹头攻击和机动变轨等多种方式。与此相对的是采用主动防御方法， 即弹道导弹释放防御导弹，之后防御导弹与其伴飞，拦截导弹防御系统发射的拦截导弹。主 动防御方法也可以结合以上提到的被动防御方法，进一步提高弹道导弹的突防概率。为了 叙述简便，将突防的弹道导弹称为目标，伴飞的防御导弹称为防御导弹，导弹防御系统发射 的拦截目标的导弹称为拦截导弹。整个制导场景分为拦截导弹拦截目标和防御导弹拦截拦 截导弹。在导弹末制导技术中，应用最广的是基于零化视线角速率的PN制导律。但是使用 PN制导律的防御导弹要成功拦截机动目标需要很大的过载能力。花文化等人在《飞行力 学》，2012年第1期"主动防御协同自适应滑模制导律"提出了一种飞机防御的制导律。采 用了传统滑模控制方法。飞机防御问题属于大气层内制导问题，防御导弹需用过载大，这和 大气层外防御导弹机动过载能力较小不同，作者并未验证其制导律是否能直接应用到大气 层外的弹道导弹防御场景中。针对以上方法存在的问题，需要设计一种能降低防御导弹需 用过载的鲁棒的制导律。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决防御导弹过载能力受限的问题，进而提出了一种基于视线的有限 时间收敛主动防御制导控制方法。
[0004] 一种基于视线的有限时间收敛主动防御制导控制方法，包括下述步骤：
[0005] 步骤1 :拦截导弹-目标和防御导弹-拦截导弹相对运动建模：
[0006] 目标、防御导弹和拦截导弹的速度用Vt，Vd和Vm表示；假设拦截导弹和防御导弹的 控制均可解耦为纵向平面和侧向平面独立制导；
[0007] 拦截导弹和目标的相对运动方程建模为：
【权利要求】
I. 一种基于视线的有限时间收敛主动防御制导控制方法，其特征在于包括下述步骤： 步骤1;拦截导弹-目标和防御导弹-拦截导弹相对运动建模： 目标、防御导弹和拦截导弹的速度用Vt, Vd和Vm表示；假设拦截导弹和防御导弹的控制 均可解禪为纵向平面和侧向平面独立制导； 拦截导弹和目标的相对运动方程建模为：
其中，R^t为拦截导弹和目标的距离，吃,,为的一阶导数；和Qemt分别为拦截导 弹-目标的视线高低角和方位角，相应的视线角速度为知W和如W ; Ciw和如《分别为拦截导 弹-目标的视线高低角和方位角的二阶导数；Wfg.和\,分别为目标加速度在拦截导弹-目 标视线坐标系下垂直视线的分量；和Wmw分别为拦截导弹加速度在拦截导弹-目标视 线坐标系下垂直视线的分量； 防御导弹和拦截导弹相对运动建模为：
其中，Rdm为防御导弹和拦截导弹的距离，也"为的一阶导数；式中9￡<1。和90<^分别 为防御导弹-拦截导弹的视线高低角和方位角，相应视线角速度为如和知dm;和如 分别为防御导弹-拦截导弹的视线高低角和方位角的二阶导数；"dg。巧^^分别为防御导 弹加速度在防御导弹-拦截导弹视线坐标系下垂直视线的分量；和Ww;,,分别为拦截导 弹加速度在防御导弹-拦截导弹视线坐标系下垂直视线的分量； 步骤2 ;视线制导方式建模： 采用视线制导方式为防御导弹设计制导律；视线制导满足如下等式 Q E dm - Q E mt) dm - 巧) 句uhn =-勾sn't，句即m二句的't (6) 定义防御导弹对拦截导弹的视线角和视线角速度误差为： \=<h出,'韦 q"?n X民=qpdm - q护口) X占：=來油"+扣加，Xa =知油-知。" 脚 其中足2 =?,，X& =X巧；
步骤3 ;定义滑模变量： 采用非奇异终端滑模控制来设计制导律；对纵向平面和侧向平面分别定义滑模变量为 O 1和O 2,表达式如下 巧=A.培+.r.,1 (9) 口:二知廣+ .、> (10) 其中，a。a 2是两个常数，a 1和a 2均为两个正奇数的商且满足1< a 1<2, K a 2<2 ; 目。目2是两个常数，目1〉〇,目2〉〇 ; 对公式（9)和（10)求导得到滑模变量的时间导数为 Cii = Aa祐 1 (史,,,"+ 私'")+ 疋-2 (… &2 = {jifidm ^ '4fimt ) + (12) 将相对运动方程（1)，（2)，（3)和（4)代入式（11)和（12)整理得
其中V -争Xe和％, ;在制导过程中内有Rmt - ;所 A W/ 化 mt 设计的制导律使得目标、防御导弹和拦截导弹在一条直线上，有如下关系和 步骤4 ;设计制导律并按制导律对导弹进行控制： 1^<和是有限的值，设I ^ 和I ^ ，Ml、M2为常数；Mi、M2大于零，小于等 于拦截导弹最大过载能力；假定目标的机动可W忽略不计； 纵向平面和侧向平面的制导律分别设计如下
其中切换项增益P i〉Mi，P 2〉M2 ;sign( ?)是符号函数； 按制导律（15) (16)对导弹进行控制。
2. 根据权利要求1所述的一种基于视线的有限时间收敛主动防御制导控制方法，其特 征在于，步骤3中的巧=馬="^。
3. 根据权利要求1或2所述的一种基于视线的有限时间收敛主动防御制导控制方法，
其特征在于，步骤3中的目1二02 = 40。
4.根据权利要求3所述的一种基于视线的有限时间收敛主动防御制导控制方法，其特 征在于，步骤 4 中 0<Mi<100、0<M2<100。
【文档编号】G06F17/50GK104266546SQ201410486097
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】邹昕光, 周荻, 孟克子, 孙佳玥 申请人:哈尔滨工业大学