基于固定时间收敛的攻击时间控制协同制导律
发布时间：2021-09-04 12:22
针对多飞行器协同攻击舰船等低速运动目标的问题,首先基于固定时间收敛控制理论设计攻击静止目标的攻击时间控制制导律,在此基础上,将运动目标引起的剩余飞行时间动态变化项视为扰动,利用线性扩张状态观测器对其估计并补偿,实现目标低速运动时的攻击时间控制。进一步考虑战场环境中飞行器网络的有向通信拓扑结构,利用多智能体固定时间一致性方法设计领导-跟随策略下的协同制导律。最后利用仿真试验验证了所设计协同制导律的有效性。
【文章来源】：战术导弹技术. 2020,(06)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
多飞行器协同攻击示意图表2多飞行器协同制导初始条件
战术导弹技术2020年第6期TacticalMissileTechnology图1二维平面相对运动示意图1引言随着飞行器控制技术、网络通信技术以及人工智能技术的发展，多飞行器集群智能化协同作战产生的技术变革越来越明显［1］。相比单个飞行器，由于多飞行器协同具备信息共享、低成本、高命中率等优点得到广泛的关注。齐射攻击是最经典的一种协同作战形式。目前的研究一般通过两种途径实现对攻击时间的调节。一种是单独控制每一个飞行器成员的攻击时间，另一种是通过信息共享协调所有飞行器的攻击时间。两种方法均具有各自的优缺点。对单个飞行器的攻击时间控制，已经有了诸如偏置比例导引律、非线性控制制导律、几何制导律等研究成果［2］。文献［3］较早开展对攻击时间控制研究，应用最优控制理论设计了攻击时间可控制导律(ITCG)。文献［4］考虑了大前置角的情形，放宽了初始发射条件。文献［5］考虑无动力飞行器在速度时变情况下的同时攻击问题，提出基于非线性扩张状态观测器的分布式时间协同三维制导方法。在针对运动目标时，由于目标速度比较低，通常采用预测命中点法将运动目标转化为静止目标［6］。当弹目相对距离较小的时候，由于目标运动引起的视线变化比较明显，容易引起指令的剧烈变化甚至震荡。基于预测命中点的方法则需要提前获知目标的速度以及航向，并且需要进一步处理实时测量信息后才可被用于针对预测命中点的攻击。因此需要研究可以实时针对运动目标的攻击时间控制制导律。文献［5］采用扩张状态观测器突破了对飞行器速度为常值的限制，受此启发，本文采用扩张状态观测器来估计系统中的扰动信?
战术导弹技术TacticalMissileTechnology2020年第6期图2ITCG飞行器轨迹图图3ITCG法向加速度变化曲线图4使用制导律式(7)下的飞行器轨迹图的匀速目标两种情况。选取文献［3］推导的ITCG进行对比分析。三种制导律的仿真结果统计见表1，飞行器轨迹图和指令变化曲线见图2～图7。从表1中可以看出，在针对静止目标时，三种制导方法对攻击时间和脱靶距离的控制都具有较好效果，ITCG在攻击时间和脱靶量的表现均良好。相比较之下，虽然运动目标速度较低，但对其攻击的效果较差，攻击时间误差达到了1s。表1仿真结果统计表制导律设定攻击时间/s静止目标运动目标实际攻击时间/s脱靶距离/m实际攻击时间/s脱靶距离/mITCG5050049．98119．2121001000100．051．17式(7)50500．52950．16000．9361001000．413101．010．006式(13)50501．04750．160．25310099．970．435101．020．627图2和图3分别为采用ITCG攻击目标的飞行轨迹和指令变化曲线。由于低速运动目标在距离飞行器较远时，视线角速率变化不大，因此使用ITCG攻击运动目标的前半部分时间，指令曲线、轨迹曲线与攻击静止目标时的变化曲线是重合的。随着飞行器接近目标，视线角及其速率的变化开始明显，直接应用ITCG会出现指令的剧烈变化，在指令限制下，表现为指令在最大法向加速度限制下震荡。从图4和图5可以看出，制导律式(7)可以实现精度较高的攻击时间控制。法向加速度指令变化平缓，终端指令加速度较小。仿真结果表明:采用固定时间收敛控制方法，攻击时间误差快速收敛，保证了对攻击时间的控制精度;攻击时间?
【参考文献】：
期刊论文
[1]多飞行器协同作战关键技术研究综述[J]. 赵恩娇,孙明玮. 战术导弹技术. 2020(04)
[2]速度时变情况下多飞行器时间协同制导方法研究[J]. 李文,尚腾,姚寅伟,赵启伦. 兵工学报. 2020(06)
[3]基于虚拟领弹-从弹的集群分布式协同制导技术研究[J]. 林德福,何绍溟,王江,李博雅. 中国科学:技术科学. 2020(05)
[4]基于终端滑模理论的攻击时间控制制导律[J]. 吴放,常思江,陈升富. 系统工程与电子技术. 2019(10)
[5]大前置角拦截攻击时间控制导引律[J]. 王斌,雷虎民,李炯,叶继坤,李宁波. 北京航空航天大学学报. 2018(03)
[6]多飞行器协同制导问题研究[J]. 赵恩娇,晁涛,王松艳,杨明. 战术导弹技术. 2016(02)
[7]基于协调变量的多导弹协同制导[J]. 赵世钰,周锐. 航空学报. 2008(06)
本文编号：3383256
【文章来源】：战术导弹技术. 2020,(06)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
多飞行器协同攻击示意图表2多飞行器协同制导初始条件
战术导弹技术2020年第6期TacticalMissileTechnology图1二维平面相对运动示意图1引言随着飞行器控制技术、网络通信技术以及人工智能技术的发展，多飞行器集群智能化协同作战产生的技术变革越来越明显［1］。相比单个飞行器，由于多飞行器协同具备信息共享、低成本、高命中率等优点得到广泛的关注。齐射攻击是最经典的一种协同作战形式。目前的研究一般通过两种途径实现对攻击时间的调节。一种是单独控制每一个飞行器成员的攻击时间，另一种是通过信息共享协调所有飞行器的攻击时间。两种方法均具有各自的优缺点。对单个飞行器的攻击时间控制，已经有了诸如偏置比例导引律、非线性控制制导律、几何制导律等研究成果［2］。文献［3］较早开展对攻击时间控制研究，应用最优控制理论设计了攻击时间可控制导律(ITCG)。文献［4］考虑了大前置角的情形，放宽了初始发射条件。文献［5］考虑无动力飞行器在速度时变情况下的同时攻击问题，提出基于非线性扩张状态观测器的分布式时间协同三维制导方法。在针对运动目标时，由于目标速度比较低，通常采用预测命中点法将运动目标转化为静止目标［6］。当弹目相对距离较小的时候，由于目标运动引起的视线变化比较明显，容易引起指令的剧烈变化甚至震荡。基于预测命中点的方法则需要提前获知目标的速度以及航向，并且需要进一步处理实时测量信息后才可被用于针对预测命中点的攻击。因此需要研究可以实时针对运动目标的攻击时间控制制导律。文献［5］采用扩张状态观测器突破了对飞行器速度为常值的限制，受此启发，本文采用扩张状态观测器来估计系统中的扰动信?
战术导弹技术TacticalMissileTechnology2020年第6期图2ITCG飞行器轨迹图图3ITCG法向加速度变化曲线图4使用制导律式(7)下的飞行器轨迹图的匀速目标两种情况。选取文献［3］推导的ITCG进行对比分析。三种制导律的仿真结果统计见表1，飞行器轨迹图和指令变化曲线见图2～图7。从表1中可以看出，在针对静止目标时，三种制导方法对攻击时间和脱靶距离的控制都具有较好效果，ITCG在攻击时间和脱靶量的表现均良好。相比较之下，虽然运动目标速度较低，但对其攻击的效果较差，攻击时间误差达到了1s。表1仿真结果统计表制导律设定攻击时间/s静止目标运动目标实际攻击时间/s脱靶距离/m实际攻击时间/s脱靶距离/mITCG5050049．98119．2121001000100．051．17式(7)50500．52950．16000．9361001000．413101．010．006式(13)50501．04750．160．25310099．970．435101．020．627图2和图3分别为采用ITCG攻击目标的飞行轨迹和指令变化曲线。由于低速运动目标在距离飞行器较远时，视线角速率变化不大，因此使用ITCG攻击运动目标的前半部分时间，指令曲线、轨迹曲线与攻击静止目标时的变化曲线是重合的。随着飞行器接近目标，视线角及其速率的变化开始明显，直接应用ITCG会出现指令的剧烈变化，在指令限制下，表现为指令在最大法向加速度限制下震荡。从图4和图5可以看出，制导律式(7)可以实现精度较高的攻击时间控制。法向加速度指令变化平缓，终端指令加速度较小。仿真结果表明:采用固定时间收敛控制方法，攻击时间误差快速收敛，保证了对攻击时间的控制精度;攻击时间?
【参考文献】：
期刊论文
[1]多飞行器协同作战关键技术研究综述[J]. 赵恩娇,孙明玮. 战术导弹技术. 2020(04)
[2]速度时变情况下多飞行器时间协同制导方法研究[J]. 李文,尚腾,姚寅伟,赵启伦. 兵工学报. 2020(06)
[3]基于虚拟领弹-从弹的集群分布式协同制导技术研究[J]. 林德福,何绍溟,王江,李博雅. 中国科学:技术科学. 2020(05)
[4]基于终端滑模理论的攻击时间控制制导律[J]. 吴放,常思江,陈升富. 系统工程与电子技术. 2019(10)
[5]大前置角拦截攻击时间控制导引律[J]. 王斌,雷虎民,李炯,叶继坤,李宁波. 北京航空航天大学学报. 2018(03)
[6]多飞行器协同制导问题研究[J]. 赵恩娇,晁涛,王松艳,杨明. 战术导弹技术. 2016(02)
[7]基于协调变量的多导弹协同制导[J]. 赵世钰,周锐. 航空学报. 2008(06)
本文编号：3383256
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