【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，属于航天技术、武器技术、制导控制领域。
技术介绍
1、双脉冲发动机相比于传统单推力发动机而言，双脉冲能够大幅度调整导弹交战时机，可以合理分配飞行过程中加减速过程，提高导弹的能量利用效率，该项技术已被广泛应用于导弹中。初制导是导弹飞行过程中的关键一环，关系着任务的成功与否，但是传统的初制导多为程序制导，抗拉偏能力较弱，且最优性难以保证。伪谱法是目前较为先进的一种弹道优化方法，它主要运用在求解非线性最优控制问题当中。神经网络是一种理论上能够拟合任意非线性函数的工具，导弹初制导段的最优控制规律非线性极强，神经网络能够对其进行很好的拟合。因此需要改进初制导方法，来使导弹初制导能以近似最优弹道去飞行，为中制导提供良好的初始条件。
技术实现思路
1、由于典型的双脉冲导弹初制导段为程序制导难以发挥出导弹的全部性能，故本专利技术根据伪谱对整体弹道进行寻优，在寻优结果的基础上利用神经网络提出一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹的初制导方法。该初制导方法能够根据导弹的当前状态和发射条件给出近似最优的控制指令，提供中制导良好的初始条件。
2、本专利技术一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
3、步骤1.建立弹道优化模型
4、由于导弹在初始发射时通常距离目标较远，水平面的运动较少，在初制导阶段可忽略。导弹在垂直平面由于大气密度、重力等外界条件会随着高度剧烈变化，因此，
5、图2给出了导弹在垂直平面的受力情况，以此建立导弹的动力学模型：
6、
7、其中，r为水平距离，h为高度，v为速度，γ为弹道倾角，p为推力，α为攻角，l为升力，d为阻力，m为质量，g为重力加速度。对双脉冲导弹来说，其推力可以表现为以下形式：
8、
9、
10、其中，pi为第i段推力；为第i段质量秒流量，可用进行计算，isp为比冲；ti为第i段推力持续时间，τ为脉冲间隔时间。
11、保证控制规律的连续性，设攻角的一阶导作为控制量：
12、
13、则根据导弹的动力学模型，给出导弹的优化模型：
14、
15、由于导弹飞行距离较远，因此，初制导通常只考虑预测命中点，那么需要对导弹飞行的最大距离进行求解，设性能指标为：
16、minj＝-r(tf) (6)
17、其中，j为性能指标，tf为末端飞行时间，r(tf)为末端飞行距离。
18、得到导弹飞行最优距离后，根据导弹最近作战距离对预定阵位进行等间隔划分预测命中点。此时，性能指标通常考虑为最大末速或是最短飞行时间。二者不能兼得，为了保证空空导弹同时较好的兼顾最大末速和最短飞行时间，故给出如下性能指标：
19、minj＝2tf-v(tf) (7)
20、步骤2.利用伪谱法求解最优弹道
21、伪谱法是一种求解最优控制的方法，可用于求解最优弹道。采用伪谱法需要给定相应状态量、控制量以及初始时刻约束、终端时刻约束与过程约束。
22、使用伪谱法可获得双脉冲导弹飞行的一系列最优弹道，由于双脉冲导弹在不同时刻下的推力不同，故将导弹的飞行分为多段来求得最优弹道。导弹飞行时的状态量如下式所示：
23、x＝[r h v γ α m]t (8)
24、导弹飞行时的控制量如下所示：
25、
26、采用攻角的一阶导作为控制变量，从而使最优弹道的攻角连续平滑。
27、由于该问题是一个多段优化问题，故需要约束前一段的末端变量与后一段初始时刻变量相同。约束表示如下：
28、
29、其中，xlink为不同飞行段之间的状态量约束，为第i段飞行段初始时刻的约束，为第i-1段飞行段末端时刻的约束，为第i段初始时刻，为第i-1段末端时刻。同时，要对状态变量和控制变量加以约束。
30、终端约束设为：
31、xend＝[r(tf)-rpip h(tf)-hpip] (11)
32、其中，h(tf)为导弹终端飞行高度，rpip和hpip为预测命中点飞行距离和高度。
33、步骤3.使用神经网络拟合控制指令
34、从导弹的控制规律来看，其呈现出极强的非线性，多项式的方法难以对其进行拟合，因此使用bp神经网络对其进行拟合。通过研究发现，控制规律与预测命中点位置rf，导弹初始发射高度h0、速度v0，双脉冲间隔τ，当前飞行时间t有关，即：
35、αbp＝fα(rf,h0,v0,τ,t) (12)
36、其中，αbp为神经网络拟合的控制规律。
37、步骤4.使用神经网络拟合弹道倾角
38、但是单纯使用神经网络拟合的控制规律去进行制导是一种开环制导，抗拉偏能力较弱，因此，同样使用神经网络对弹道倾角进行拟合。即：
39、γbp＝fγ(rf,h0,v0,τ,t) (13)
40、步骤5.次优双脉冲初制导律
41、得到拟合的攻角控制规律和期望的飞行弹道倾角，根据当前的飞行状态使用神经网络得到期望指令和期望弹道倾角，采用如下的指令进行控制：
42、αc＝αbp+k(γ-γbp) (14)
43、其中，αc为控制攻角指令，k为控制系数(常值)。
44、至此，本专利技术提出的控制规律已能够进行仿真应用。
45、下面总结本专利技术提出的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法：
46、1)建立弹道优化模型。
47、2)采用伪谱法解算非线性最优弹道。
48、3)采用神经网络对攻角和弹道倾角规律进行拟合。
49、4)根据发射条件以及当前飞行时间解算导弹此时飞行攻角和弹道倾角。
50、5)根据提前装订好的制导系数，计算得到实际控制指令。
51、本专利技术的优点在于：
52、(1)提出了一种基于伪谱法和神经网络的初制导方法，能够令导弹按照最优轨迹进行飞行，有效减少了飞行过程中的能量损耗。
53、(2)通过对引入弹道倾角反馈项，该方法在初始发射倾角、气动系数存在偏差时依旧能够表现良好。
54、(3)解决了传统程序制导难以全部发挥导弹全部的性能的劣势。
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1.一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：在步骤1中，建立导弹的动力学模型：
3.根据权利要求2所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：对双脉冲导弹来说，其推力表现为以下形式：
4.根据权利要求3所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：保证控制规律的连续性，设攻角的一阶导作为控制量：
5.根据权利要求4所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：由于导弹飞行距离较远，因此，初制导只考虑预测命中点，需要对导弹飞行的最大距离进行求解，设性能指标为：
6.根据权利要求5所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：得到导弹飞行最优距离后，根据导弹最近作战距离对预定阵位进行等间隔划分预测命中点；此时，性能指标考虑为最大末速或是最短飞行时间；二者不能兼得，故给出如下性能指标：
7.根据权利要求1所述的一种基
8.根据权利要求1所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：在步骤3中，控制规律与预测命中点位置rf，导弹初始发射高度h0、速度V0，双脉冲间隔τ，当前飞行时间t有关，即：
9.根据权利要求1所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：在步骤4中，使用神经网络对弹道倾角进行拟合；即：
10.根据权利要求1所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：在步骤5中，采用如下的指令进行控制：
...【技术特征摘要】
1.一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：在步骤1中，建立导弹的动力学模型：
3.根据权利要求2所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：对双脉冲导弹来说，其推力表现为以下形式：
4.根据权利要求3所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：保证控制规律的连续性，设攻角的一阶导作为控制量：
5.根据权利要求4所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：由于导弹飞行距离较远，因此，初制导只考虑预测命中点，需要对导弹飞行的最大距离进行求解，设性能指标为：
6.根据权利要求5所述的一种基于伪谱法和神经网络的双脉冲导弹初制导方法，其特征在于：得到导弹飞行最优距离后，根据导弹最近作战距离对预定阵位进行等间...
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