带终端攻击角约束的状态反馈变结构制导律设计

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1、第1卷第4期20lO年11月航空工程进展ADVANCESINAERoNAUTlCALSCIENCEANDENGINEERINGV01．1No．4Nov．2010文章编号：1674—8190(2010)04—398一04带终端攻击角约束的状态反馈变结构制导律设计张斌，陈士橹(西北工业大学航天学院，西安710072)摘要：基于滑模变结构控制理论，结合状态反馈原理。提出一种能命中目标并保证终端攻击角度约束的变结构制导律。该制导律在传统线性滑模面的基础上增加非线性函数，通过最优控制理论确定该函数，由此将线性滑模面转变成时变、非线性滑模面。仿真结果表明：该制导律对目标机动有良好的鲁棒性，能够

2、满足期望的终端攻击角约束，并避免了制导初期过载较大的缺陷，方法简单，易于工程实现。关键词：变结构制导律，状态反馈；终端攻击角约束中图分类号：TJ765文献标识码：AD鼯i弘ofStateF∞db扯kVariableStructureGuidanceL跏w“hTerminalAttackAngleConst仡intZhangBin，ChenShilu(Sch00lofAst∞Mutics．NonhwestemPolytechnicalUniversity，xi’an710072，China)Abstnct：Anewva“ablestructureguidanceIawintegrat

3、ingwithstatefeedback，whichcanhitthetargetwiththete肌inalattackangleconstraint，isderivedaccordingtotheslidingmodecontroltheory．Byaddinganonlin一髓rfunction，whichisconfimedbyoptimizationcontroltheoryatthetraditio船llinearslidingsurface，thisguid—ancelawturnsthelinearsIidingsurfacetobeatime．varyingnon

4、linearslidingsurface．Thesimulationresultsshowthatthisguidancelawhasbetterrobustnessforthetargetmaneuverability，hitsthetargetwithexpectedteminaIattackangle，avoidstheshortcutoflargeoverloadatinitialguidancephase．ThemethodissinlpleandeasytoimpIement．1aeywoI‘ds{variablestructureguidancelaw，statefe

5、edback，temj∞lattackangleconstraintO引言精确制导武器制导系统的目的就是产生合适的制导指令使脱靶量最小，然而在某些特定的制导任务中除希望准确击中目标外，还对终端攻击角提出要求以发挥战斗部最大效能，取得最佳的攻击效果[1]。如何克服各种不确定性因素并满足终端攻击点的各种要求一直是现代制导律研究的重点。滑模变结构制导律具有精度高、鲁棒性强、对各种不确定因素不敏感等优点，在现代制导律中得到广泛的研究协31。针对带落角约束的制导律设计问题，文献[4]将导引误差与视线角误差之和构造成滑模面，制导过程中使其保持为零，就能在跟踪高速机收稿日期：201帅6—21I修

6、回日期：2010-10—15通信作者：张斌，zb．my@163．彻动目标时保证零脱靶量和期望的终端攻击角。该方法在保证零脱靶量同时也能满足终端攻击角的约束，但存在着制导初期过载较大的缺陷，当过载达到饱和时不易完成任务。宋建梅等[5。6]对此设计了变结构项系数随时间自适应变化的制导律，仿真表明该方法在满足落角约束的同时也能减少制导过程中过载。但该方法假定视线变化率为常数且适用于导弹飞行速度较低的情况。本文基于变结构控制理论，在传统线性滑模面基础上增加非线性函数项，并构建性能指标，通过最优反馈的形式确定该函数，从而将线性滑模面转变成时变、非线性滑模面。1数学模型描述将制导过程中的弹一目

7、相对运动解耦成俯仰和偏航两个平面运动，其俯仰平面相对几何关系如图1所示。第4期张斌等：带终端攻击角约束的状态反馈变结构制导律设计，∥奏，，图1弹一目相对运动关系图Fig．1MissilPtargetrelativegeometry假定在整个制导过程中导弹和目标的速度均为常数，导弹速度远大于目标速度，且弹一目相对距离足够远，则俯仰平面弹一目相对运动方程为；．一Kcos(q一良)一‰00s(q一如)(1)面=一Msin(g一鼠)+‰sin(口一如)(2)式中：r和产为弹一