[发明专利]一种基于参考视线角信号的多约束末制导律的设计方法

权利要求书

1.一种基于参考视线角信号的多约束末制导律的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立导弹与静止目标在水平面内的制导模型，得到视线角二阶动态方程；

所述导弹与静止目标在水平面内的制导模型为：

其中，x_M和y_M表示导弹位置坐标；V_M为所述导弹的飞行速度；A_M为所述导弹的侧向加速度，也是需要设计的制导律；γ为所述导弹的弹道倾角；r为导弹和静止目标的相对距离；φ_M为所述导弹的前置角；λ为导弹视线角，并满足关系φ_M＝γ-λ；为导弹视线角速率，

所述视线角二阶动态方程为：

S2：针对步骤S1中的视线角二阶动态方程，基于时间的四次函数设计参考视线角信号，并通过边界条件、攻击时间和角度约束求解所述参考视线角信号中的未知参数；

所述基于时间的四次函数设计的参考视线角信号如下：

其中，λ_d为参考视线角信号；δ₁,δ₂,δ₃,δ₄,δ₅为待确定参数；t_e为当前飞行时间；T_d为期望的攻击时间，

通过边界条件、攻击时间和角度约束求解参考视线角信号中的未知参数具体为：

其中，t₀为初始时刻，即t₀＝0；λ_d(t₀)为参考视线角信号初值；λ(t₀)为导弹实际视线角初值；λ_d(T_d)为参考视线角信号终值；λ(T_d)为导弹实际视线角终值；λ_F为期望的角度约束；为参考视线角速率信号，为参考视线角速率信号初值；为导弹实际视线角速率初值；为参考视线角速率信号终值；为导弹实际视线角速率终值；可以通过对式(6)求导得到，如下所示：

通过式(6)、式(7)、式(8)可以得到：

其中，λ₀＝λ(t₀)；

至此，可以看出，期望的参考视线角信号仅仅包含一个需要调节的未知参数，即δ₁，

S3：建立导弹前置角动力学方程，以得到在导引头视场约束下期望跟踪的参考视线角信号；

S4：结合步骤S1中的视线角二阶动态方程和步骤S3中的期望跟踪的参考视线角信号，得到视线角跟踪误差模型，并基于该视线角跟踪误差模型设计得到多约束末制导律。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3具体为：

通过式(2)、式(3)、式(4)，得到导弹前置角动力学方程如下：

当导弹精确跟踪参考视线角信号时，式(10)具有如下形式：

其中，可通过式(8)得到：

由于式(11)中只隐含一个未知参数δ₁，因此可以对式(11)进行数值积分，通过导引头视场约束|φ_M|≤φ_Mmax来得到有效可行的δ₁，即有效可行的参考视线角信号，其中，φ_Mmax为导弹最大前置角。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述视线角跟踪误差模型为：

其中，e表示视线角跟踪误差。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S4具体为：

选取辅助变量s如下所示：

对式(14)求一阶导数，得到：

为了使s收敛到零，设计制导律由以下两部分组成：

其中，分别记为等效制导项和非线性制导项，

为了求解选取通过式(5)、式(12)、式(15)，可以得到：

针对非线性制导项，具体形式如下：

通过式(16)、式(17)、式(18),可以得到制导律形式如下：

其中，k₁＞0,k＞0,1＜α＜2,δ₁为设计参数，sign(·)为标准符号函数。