基于优化弹道的BPNN预测制导方法

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1、2015年第3期导弹与航天运载技术No.32015总第339期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.339文章编号：1004-7182(2015)03-0005-05DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150302基于优化弹道的BPNN预测制导方法1,2,32,3张凯，郭振云（1.空军预警学院，武汉，430019；2.国防科学技术大学高超声速冲压发动机技术重点实验室，长沙，410073；3.飞行器控制一体化技术重点实验室，西安，710065）摘要：针对飞行器再入滑翔过程，提出一种跟踪优化弹道的BPNN（BPneur

2、alnetwork）预测制导方法。首先着眼于多约束下弹道生成的快速性，利用hp-自适应伪谱法进行弹道优化；然后利用弹道样本数据训练BPNN，建立飞行状态参数与终端状态参数之间的非线性映射关系，实现对终端状态的预测；最后为制导律设计了双层线性反馈校正算法，从而完成预测制导关键环节。仿真算例该表明制导方法能够良好地满足再入飞行约束和终端约束，同时可以较好地实现对优化弹道的跟踪，并具有一定的鲁棒性和航程适应性。关键词：再入滑翔；预测制导；BPNN；弹道优化；hp-自适应伪谱法中图分类号：V448.2文献标识码：ABPNNPredictor-correctorGuida

3、nceBasedonOptimizedTrajectory1,2,32,3ZhangKai,GuoZhen-yun（1.AirForceEarlyWarningAcademy,Wuhan,430019;2.ScienceandTechnologyonScramjetLaboratory,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,410073;.3.ScienceandTechnologyonAircraftControlLaboratory,Xi’an,710065）Abstract:ABPNNpredicto

4、r-correctorguidancemethodthattrackstheoptimizedtrajectoryofhypersonicreentryglideprocessispresented.First,basedonthetrajectorygenerationrapidityundermultipleconstraints,thehp-adaptivepseudospectralmethodisusedtooptimizethetrajectory.ThenaBPNN(BPneuralnetwork)istrainedwithparameterdat

5、aofoptimizedtrajectorytosimulatethenonlinearmappingrelationshipbetweenthecurrentflightstatesandterminalstates.Hence,theguidanceisachievedbynullifyingtheterminalerrors.Simulationexamplesshowthattheguidancemethodbasedontrajectoryoptimizationandneuralnetworkcansatisfybothreentryflightan

6、dterminalconstraintsandhavegoodrobustnessandvalidity.KeyWords:Reentryglide;Predictor-correctorguidance;BPNN;TrajectoryOptimization;hp-adaptivepseudospectralmethod0引言方法各有优缺点，本文通过BPNN（BPneuralnetwork）随着高超声速飞行器技术的快速兴起，对此类飞将再入弹道优化的思想融入预测制导中，提出一种新行器再入过程的制导技术研究需求也明显增加。NASA颖的预测制导方法，并通过仿真验证其

7、鲁棒性和航程Marshall航天中心于1999年底开始启动AG&C适应性。[1，2]（AdvancedGuidanceandControl）计划。此后，研究自主的、自适应的和鲁棒性的再入制导方法开始形1再入动力学建模[3~6][7]成新一轮的研究热潮。这些方法可分为标准轨道法飞行器再入过程满足三自由度动力学方程，不考和预测制导法。标准轨道法利用一些优化理论预先对虑地球旋转，并令飞行器侧滑角为0°，则在速度坐标再入弹道进行优化，然后进行在线形式的弹道跟踪；系有运动方程：预测制导法着眼于对再入终端参数的预测，采用预测值和理论值的差异产生制导指令实现弹道制导。两类收稿

8、日期：2014-07-0