高机动弹道目标末端拦截的新型有限时间滑模制导律设计

发布时间：2024-02-23 20:44

　　针对高机动弹道目标末端拦截问题,设计了一种具有有限时间收敛特性的新型滑模制导律。首先针对目标三维运动强耦合的特点,基于视线旋转坐标系内弹目相对运动关系建模,结合降维微分几何制导律和滑模控制理论,并采用快速双幂次趋近律构造了有限时间内快速收敛的连续制导指令;同时,采用了一种在末端拦截段使视线转率随弹目相对距离的减小在有限时间内快速收敛的滑模面;进而将目标的机动加速度视为上界未知的有界扰动,并通过自适应估计实现对目标加速度上界的快速逼近,可显著提高滑模面收敛速度,同时减弱抖震现象;最后,通过李雅普诺夫定律,对所提出新制导律的稳定性进行了证明。仿真结果表明,所设计的新型制导律能有效拦截高机动弹道目标。

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【部分图文】：

图1拦截弹与目标的相对位置

考虑三维空间拦截情况,将拦截弹与目标都简化为质点,两者在发射惯性坐标系中的相对位置关系如图1所示。由图1可以得到弹目相对位置为:

图2视线旋转坐标系

为描述拦截弹和目标的相对运动关系,本文采用一种基于视线旋转坐标系的方法[8],如图2所示。可以看出,拦截弹与目标的相对位置矢量r与相对速度矢量v构成弹目交会平面,(er,eθ,eω)构成视线旋转坐标系,原点O位于拦截弹的质心。由于在拦截过程中O是运动的,弹目视线在交会平面内以角速....

图3末端拦截制导回路框图

根据上述分析,本文通过滑模控制理论设计amθ,并通过降维微分几何制导律中的nm确定指令加速度方向,由此设计了一种新型滑模制导律(NewSlidingModeGuidanceLaw,NSMGL),该导引律的设计以及基于该导引律的末端拦截制导回路框图如图3所示。为获得指令加速....

图4滑模面仿真结果

图4和图5分别为滑模面和视线转率的仿真结果。由图4可以看到,采用不同的趋近律时,NSMGL、AESMGL和ADPSMGL的滑模面都能收敛到s≤2m/s的边界层内,而本文提出的NSMGL的收敛速度最快。由图5可知,DGGL比PPN的性能好,在10s之前视线转率收敛速度快,随后D....

本文编号：3907943