一种基于滑模变结构理论的半捷联空空导弹制导方法技术

本发明专利技术公开了一种基于滑模变结构理论的半捷联空空导弹制导方法，包括以下几个步骤：步骤1：获取视线坐标系下弹目视线转率微分模型；步骤2：获取运动跟踪滑模制导律；步骤3：获取期望视线转率xd；本发明专利技术将sigmoid函数应用于运动跟踪滑模制导律的滑模面设计中，在制导初期增大弹目视线角速率，提高对目标运动状态的估计，在末制导阶段令弹目视线角速率为零，降低脱靶量，提高导弹命中精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于武器技术、制导方法领域，涉及空空导弹制导方法研究，具体涉及一种半捷联红外成像近距格斗空空导弹制导方法。
技术介绍
随着未来空战中目标机动能力的不断增强，对导弹的制导能力提出了进一步的要求。为快速发现并跟踪目标，实现对目标的快速捕获和精确跟踪，将导弹的导引头由传统的稳定平台式改为半捷联方式，由于导引头的改变使得导弹在获取弹目相对运动状态方式上发生了改变，传统的制导律已不能满足制导要求，需要设计新型制导律。传统的制导律如比例制导律和改进型增广比例制导律以弹目相对角速率作为制导信息进行制导律生成。由于导弹制导精度高要求弹目相对运动变化小，而半捷联体制下弹目相对角速率的滤波估计精度高又要求弹目相对运动变化大，二者相互制约。须提出一种既增强系统可观测性，改善系统滤波精度又提高导弹命中精度的制导律设计方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提出一种基于滑模变结构理论的半捷联空空导弹制导方法。本专利技术的一种基于滑模变结构理论的半捷联空空导弹制导方法，包括以下几个步骤：步骤1：获取视线坐标系下弹目视线转率微分模型；步骤2：获取运动跟踪滑模制导律；步骤3：获取期望视线转率xd；本专利技术的优点在于：(1)将sigmoid函数应用于运动跟踪滑模制导律的滑模面设计中，在制导初期增大弹目视线角速率，提高对目标运动状态的估计，在末制导阶段令弹目视线角速率为零，降低脱靶量，提高导弹命中精度；(2)采用运动跟踪滑模制导律均能保证制导信息滤波器对制导信息的良好估计，尤其是对弹目相对距离、相对速度、视线角速率以及目标法向机动加速度的估计精度满足制导需求，从而使得导弹制导精度得到保证；(3)制导律通过其表达式中的变结构项来消除目标机动和参数估计误差所带来的影响。这样即便弹目相对距离、相对速度和目标法向加速度估计不准确，导弹仍有很高的制导精度。附图说明图1为本专利技术的方法流程图；图2为弹目相对运动关系三维图；图3为目标法向加速度估计误差；图4为弹目视线角估计误差；图5弹目视线角速率估计误差；图6弹目相对速度估计误差。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种基于滑模变结构理论的半捷联空空导弹制导方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤：步骤1：获取视线坐标系下弹目视线转率微分模型；三维空间内，建立导弹与目标间的相对运动关系如图2所示，其中：oxGyGzG为惯性空间坐标系，oxSySzS为弹目视线坐标系，拦截弹与坐标系原点重合，下标M和T分别表示导弹和目标，oxS为弹目视线LOS(line-of-sight)。在视线坐标系下，根据理论力学中的哥氏定理，建立弹目相对运动关系模型： a s = r ·· s + Ω · r s + 2 Ω r · s + Ω 2 r s - - - ( 1 ) ]]>其中，as＝[asx,asy,asz]T＝[astx-asmx,asty-asmy,astz-asmz]T；rs＝[R,0,0]T； r · s = [ R · , 0 , 0 ] T = [ v r , 0 , 0 ] T ; ]]> r ·· s = [ R ·· , 0 , 0 ] T = [ v · r , 0 , 0 ] T , ]]> Ω = 0 - ω z ω y ω z 0 - ω x - ω y ω x 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于滑模变结构理论的半捷联空空导弹制导方法，包括以下几个步骤：步骤1：获取视线坐标系下弹目视线转率微分模型；弹目视线转率在视线坐标系下的微分方程为：x·=-2R·Rx-1Ram+1Rat---(4)]]>其中，当x取ωy时，am＝‑asmz,at＝‑astz，当x取ωz时，am＝asmy,at＝asty，R为导弹与目标间的相对距离，为相对距离对时间的导数，astx,asty,astz分别为目标在视线坐标系下的加速度分量，asmx,asmy,asmz分别为导弹在视线坐标系下的加速度分量，ωx,ωy,ωz分别为视线角速率在视线坐标系下的分量；步骤2：获取运动跟踪滑模制导律；运动跟踪滑模制导律为：am=(k+2)|R·|e‾+at+ϵsgne‾-2R·xd-Rx·d---(9)]]>其中：am和at分别为导弹和目标的机动加速度，k和ε均为大于零的常数，sgn是符号函数，xd为期望视线转率，为实际运动与预定运动的偏差，步骤3：获取期望视线转率xd；期望视线转率xd为：xd=α11+eh(t-tgo0)sin(βt)---(11)]]>其中：e表示指数，t表示时间，α表示幅值系数，其控制xd变化的幅值，h表示衰减系数，其控制xd幅值递减时的速度，β表示振荡频率，控制xd振荡频率；tgo0为制导过程中从导弹发射开始到减小弹目视线角转率的时间，用来控制xd在末制导到来之前幅值递减的时刻，tgo0＝tgo‑t0，tgo为导弹从发射至命中目标历时，t0为xd从幅值急剧减小至命中目标的时间；通过调节式(11)中参数，获取符合要求的期望视线转率，完成半捷联空空导弹制导。...

【技术特征摘要】
1.一种基于滑模变结构理论的半捷联空空导弹制导方法，包括以下几个步骤：步骤1：获取视线坐标系下弹目视线转率微分模型；弹目视线转率在视线坐标系下的微分方程为： x · = - 2 R · R x - 1 R a m + 1 R a t - - - ( 4 ) ]]>其中，当x取ωy时，am＝-asmz,at＝-astz，当x取ωz时，am＝asmy,at＝asty，R为导弹与目标间的相对距离，为相对距离对时间的导数，astx,asty,astz分别为目标在视线坐标系下的加速度分量，asmx,asmy,asmz分别为导弹在视线坐标系下的加速度分量，ωx,ωy,ωz分别为视线角速率在视线坐标系下的分量；步骤2：获取运动跟踪滑模制导律；运动跟踪滑模制导律为： a m = ( k + 2 ) | R · | e ‾ + a t + ϵ sgn e ‾ - 2 R · x d - R x ...

【专利技术属性】
技术研发人员：易科，陈建，任章，李清东，晏涛，贾晓洪，吴军彪，周卫文，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，中国空空导弹研究院，中国航空工业集团公司，
类型：发明
国别省市：北京;11