【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行器控制技术，尤其涉及一种多导弹时空协同制导方法。
技术介绍
1、不同于传统制导，多导弹协同制导情况下，各导弹在飞行过程中可以互相通信，协调配合，具有特定战术意义上的运动规律，尤其是在打击运动目标时，对协同制导律的性能提出了更高的要求，从基础理论来看，通过对现有的关于多导弹协同制导技术的文献分析，目前国内外关于协同制导技术的研究都是基于以下两种导引理论：
2、(1)基于独立导引的开环控制方法。独立式协同制导的本质特征就是协调信息仅依靠自身的状态信息，为每枚导弹提前设定好攻击时间或角度，实现多导弹的协同攻击。但是在此制导过程中，各枚导弹之间没有动态的信息交互，各自的状态信息不能为其它导弹所感知利用，因此这是一种开环的控制方法。
3、(2)基于协同导引的闭环控制方法。相比于第一种方法，每枚导弹的协调信息融入了除自身以外的状态信息，还包括相邻或所有参与协同作战导弹的状态信息，这种导引方式不需要提前设定制导时间，而是在导引的过程中，导弹之间通过通信网络不断地交互彼此的信息，并依据协同策略调整各自的攻击时间，最终达成攻击时间的一致，具备自主协同的基础。但协同制导模型中存在建模误差以及外界干扰影响协同制导稳定性的问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种多导弹时空协同制导方法。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多导弹时空协同制导方法，包括以下步骤：
3、1)建立三维空
4、
5、
6、
7、其中，r为导弹与目标之间的相对距离，qε代表视线倾角，qβ代表视线偏角，at＝[atr,atε,atβ]t为投影在视线坐标系下三个方向上的目标加速度矢量，am＝[amr,amε,amβ]t为投影在视线坐标系下三个方向上的导弹加速度矢量；
8、2)通过导弹间的信息交互，计算制导时间一致性误差，设计视线方向加速度的控制输入amr作为控制量用于协调导弹的打击时间；
9、2.1)建立导弹三维协同末制导模型的状态方程；
10、
11、其中，tgo为导弹的末制导剩余时间，指的是在当前时刻导弹击中目标所需要的时间，由公式估算，状态方程中状态变量为其中，qεd,qβd分别代表末制导阶段期望的弹目视线倾角和视线偏角；下标i表示第i枚导弹；
12、
13、
14、
15、amq为视线法方向上的加速度输入，amr为视线方向上的加速度输入，而表示视线方向上的总干扰，为视线法方向上由目标加速度及外界干扰引起的总干扰；
16、2.2)通过对视线方向上的控制输入amri进行设计，协调各枚导弹的剩余时间，来保证各枚导弹的剩余时间达到一致，从而实现时间协同；
17、令t为当前时刻，tgoi(i＝1,2,3...,n)为第i枚导弹的末制导剩余时间，则第i枚导弹的预测制导时间为：
18、tfi＝t+tgoi(5)
19、对tfi求导得到视线方向上新的状态方程：
20、
21、
22、其中，状态变量为qεi代表视线倾角，qβi代表视线偏角，atri为弹目视线方向的目标加速度干扰，amri为弹目视线方向的导弹加速度输入；tgoi代表导弹的制导剩余时间；
23、设计以下干扰观测器用于估计目标加速度atri；
24、
25、式中：
26、z1i表示导弹-目标相对速度的估计值
27、z2i表示视线方向上的目标加速度的估计值
28、zki表示视线方向上的目标加速度导数的估计值其中，k＝3,…,m+1；
29、干扰观测器的参数选取规则如下：
30、(1)lk和分别取值为lk＝kl0-(k-1)和其中为一个小值；
31、(2)增益值κk和为正数，并且满足多项式ym+1+κ1ym+…+κmy+κm+1和为hurwitz多项式；
32、(3)η为一个正常数且满足
33、干扰观测器的收敛时间范围可以由下面的不等式给出：
34、
35、其中τ＝1-l0，对于任意的qh＞0，对称矩阵ph满足lyapunov方程phbh+bhtph＝-qh，(h＝1,2)，矩阵bh由下面式子给出：
36、
37、定义导弹间的制导时间一致性误差为：
38、
39、基于设计的固定时间干扰观测器和状态方程，设计视线方向上的控制输入指令如下：
40、
41、其中，为干扰观测器观测的视线方向上的目标加速度干扰。式中α＞0,β＞0，0＜p＜1,q＞1。
42、3)设计底层的导弹制导律，即视线法向上的控制输入，用于控制各导弹以期望的视线角拦截到机动目标，将弹目之间的相对视线角误差控制在预设的性能边界内，使多枚导弹在制导律的作用下完成攻击目标；
43、选取固定时间收敛的性能函数，利用该函数可以使系统状态在固定的时间内达到预定的跟踪性能。其表达式如下：
44、
45、
46、其中ρ0为常数，表示性能函数初始值，ρ∞为常数，表示预设的稳态误差上界，ρ(t)的衰减速度为跟踪误差e(t)收敛速度的下界。常数tf为ρ(t)收敛到ρ∞的最大允许收敛时间，c影响性能函数的收敛速度，并且取值满足0＜ρ∞＜|ei(0)|＜ρ0,0＜tf＜∞，c＞1。因此，对于固定时间收敛的性能函数，意味着跟踪误差将严格的在性能包络内收敛，该性能函数可以在指定的时间内收敛到任何预期的跟踪精度。
47、对性能函数ρ(t)求导有：
48、
49、其中
50、设计转换后的误差函数如下：
51、
52、其中kh＞0,0≤δ≤1，ρ(t)为固定时间收敛的性能函数。因为满足不等式0＜ρ∞＜|ei(0)|＜ρ0，所以h(0)存在，误差函数h(t)的导数为：
53、
54、为了保证系统跟踪误差满足规定的性能，可以看出因为h(0)存在，只需在系统收敛过程中保证h(t)有界即可。可知h(t)有界时，因为|e(0)|＜ρ(t)，有|e|≠ρ(t),|e|≠δρ(t)，这意味着系统跟踪误差e不会超过预设的收敛曲线。因此，可以将非线性系统跟踪控制的状态约束问题转化为误差函数h(t)的有界性问题，下面的控制器也将基于该原理来进行设计。
55、由于视线法方向上的制导律为各枚导弹的本地制导律，各成员平等，为书写方便不考虑下脚标i，选取单枚导弹来进行加速度指令的设计。在前面所建立的模型基础上，定义状态变量e1＝qε-qεd，e2＝qβ-qβd，其中qεd和qβd分别是期望的末端视线倾角和视线偏角。则可以得到单枚导弹的制导状态方程为：...
【技术保护点】
1.一种多导弹时空协同制导方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多导弹时空协同制导方法，其特征在于，所述步骤2.2)中，对视线方向上的控制输入aMri进行设计，具体如下：
3.根据权利要求2所述的多导弹时空协同制导方法，其特征在于，所述步骤2.2)中，干扰观测器的参数κk,lk,(k＝1,2,…,m+1)选取规则如下：
4.根据权利要求2所述的多导弹时空协同制导方法，其特征在于，所述步骤2.2)中，干扰观测器的收敛时间范围如下：
5.根据权利要求1所述的多导弹时空协同制导方法，其特征在于，所述步骤3)中，性能函数设计如下：
6.根据权利要求1所述的多导弹时空协同制导方法，其特征在于，所述步骤3)中，用连续的饱和函数来代替预设性能制导律中的符号函数，饱和函数具体形式如下：
7.一种电子设备，其特征在于，
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种多导弹时空协同制导方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多导弹时空协同制导方法，其特征在于，所述步骤2.2)中，对视线方向上的控制输入amri进行设计，具体如下：
3.根据权利要求2所述的多导弹时空协同制导方法，其特征在于，所述步骤2.2)中，干扰观测器的参数κk,lk,(k＝1,2,…,m+1)选取规则如下：
4.根据权利要求2所述的多导弹时空协同制导方法，其特征在于，所述步骤2.2)中，干扰观测器的收...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨辉腾，胡洋，刘帆，张倩，李欣，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。