[发明专利]一种攻击时间控制的制导方法

权利要求书

1.一种攻击时间控制的制导方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：建立三维空间内描述导弹运动以及弹目相对运动的数学模型，具体为：

地面惯性坐标系oxyz中导弹质心运动学方程：

其中，x_M、y_M和z_M分别为导弹位置矢量在地面惯性坐标系ox、oy和oz轴上的分量；V_M为导弹飞行速度，θ和ψ分别为弹道倾角和弹道偏角；弹道倾角和弹道偏角的动态方程表示为：

其中，a_y、a_z分别为导弹的俯仰、偏航加速度，为制导系统控制量；

导弹与目标之间的相对运动用如下方程描述：

其中R为弹目相对距离，q₁和q₂分别为弹目视线倾角和视线偏角，以上三项通过以下方程获得：

对式(4)求导得到：

S2：建立导弹攻击时间的误差方程，具体为：

针对式(3)，导弹的剩余命中时间采用下式预测：

则攻击时间误差定义为：

式中，T_d为期望的攻击时间，t为当前时间；

当e_t＝0时，则有R/V_m＝T_d-t，若t＝T_d时有R＝0，意味着导弹能够按照预期时间命中目标；

对式(7)求导，并结合式(3)得：

S3：设计俯仰通道制导律：

在俯仰通道采用增广比例导引律：

式中，k₁1为正实数；

S4：设计偏航通道制导律：

对式(8)求导，并考虑式(2)，得到攻击时间误差e_t的二阶导数：

因此，将攻击时间的控制视作以a_z为控制量，关于e_t的二阶系统；引进辅助变量ζ，定义z₁＝e_t，则建立以下的动态方程：

其中因此，偏航加速度满足如下方程：

综上所述，通过间接地设计辅助变量u和ζ来实现e_t的收敛，进而实现最终的攻击时间控制；

分别设计u和ζ为：

其中k₂,k₃,k₄0，0α₁,α₂1，τ0，β1；

将式(15)代入式(12)得到：

选取Lyapunov函数对V₁求导得到：

由式(17)得到，z₂将在固定时间内收敛至0；随之，根据式(14)，式(11)中z₁的动态方程变为：

Lyapunov函数V₂选择为鉴于τz₁tanh(z₁)0，其一阶时间导数满足以下关系：

则有由此得知z₁将在有限时间内收敛至原点，因此，保证导弹在三维空间下对目标的给定时间命中。

2.根据权利要求1所述的一种攻击时间控制的制导方法，其特征在于：其中俯仰加速度采用比例导引来完成弹道倾角的控制，偏航加速度通过建立关于攻击时间误差的反馈项，调整弹道轨迹来实现对目标打击的时间控制；当ψ＝0时，偏航加速度a_z根据式(13)可能出现奇异，为了克服该问题，当ψ0.001°时，a_z采用下式代替：

其中ε为小正实数，选为0.01。