速度時變情況下多飛行器時間協(xié)同制導方法研究
發(fā)布時間：2021-02-17 08:55
針對無動力飛行器在速度時變情況下的同時攻擊問題,提出基于非線性擴張狀態(tài)觀測器的分布式時間協(xié)同三維制導方法。定義飛行器的總前置角以推導簡化的相對運動方程,并選取飛行器與目標的相對距離和接近速度為協(xié)調(diào)變量�？紤]實際中飛行器速度時變的情況,把速度變化率建模誤差及外界干擾作為擾動,彌補了已有方法對速度嚴格限制為常速的不足。為了估計系統(tǒng)擾動,設計非線性擴張狀態(tài)觀測器,并證明了帶擾動估計的一致性控制協(xié)議可以保證多飛行器系統(tǒng)攻擊時間的有界一致性�；谠摽刂茀f(xié)議的時間協(xié)同制導律由于在飛行器速度方向與視線方向之間始終存有夾角,當時間協(xié)同基本達成時切換成前置角有限時間收斂制導律,以保證最終的制導精度和攻擊效果,兩種制導律采用模糊邏輯規(guī)則平滑連接。通過仿真實驗驗證了所提制導方法的有效性以及優(yōu)勢。
【文章來源】：兵工學報. 2020,41(06)北大核心
【文章頁數(shù)】：15 頁
【部分圖文】：
多飛行器對目標同時攻擊的示意圖
圖2所示為第i個飛行器與目標的三維相對運動關系。圖2中:OLxLyLzL表示視線坐標系，Omxmymzm表示飛行器體坐標系;M"i為Mi在Oxz平面內(nèi)的投影，θLi和φLi分別為飛行器-目標連線的高低角和方位角，θmi和φmi分別為飛行器速度矢量相對視線矢量的前置傾角和前置偏角。不失一般性，以第i個飛行器為例建立運動模型。不同于一些文獻采用縱向通道和側(cè)向通道解耦的三維導引模型，本文采用的三維導引模型[28]考慮側(cè)向通道與縱向通道的耦合，更貼近實際情況。下面的非線性微分方程描述了三維空間中相對運動及飛行器的運動狀態(tài)，表示為
在通信網(wǎng)絡支撐下，本文基于一致性理論設計了統(tǒng)一的結(jié)構，以實現(xiàn)協(xié)同制導核心任務即同時攻擊目標。該分布式協(xié)同制導結(jié)構包括三部分:1)一致性模塊，使各個飛行器的協(xié)調(diào)變量趨近于基準值，完成所期望的任務目標;2)協(xié)同模塊，接受一致性模塊下行的實例化協(xié)調(diào)變量，經(jīng)協(xié)同控制算法得到協(xié)同制導指令;3)實際飛行器運動模型，接受協(xié)同制導指令，調(diào)節(jié)自身運動�；趨f(xié)同場景的多飛行器時間協(xié)同制導原理如圖3所示。圖3中:bi、ui和χi分別表示第i個飛行器的輸出、控制輸入和本地實例化協(xié)調(diào)變量;χr表示協(xié)調(diào)變量需要跟蹤的虛擬領導者的基準狀態(tài);zci表示協(xié)同控制模塊向一致性跟蹤模塊反饋的信息;zmi表示飛行器運動模型向協(xié)同控制模塊反饋的信息;Ni(t)為t時刻第i個飛行器可以獲得協(xié)調(diào)變量信息的飛行器集合，j為其中元素;Ji(t)為t時刻第i個飛行器可以獲得的輸出信息飛行器集合，k為其中元素。在具有基準狀態(tài)的多飛行器時間協(xié)同任務中，真實或者虛擬的領導者狀態(tài)可以作為各個飛行器的基準狀態(tài)(具體設計見2.2節(jié))，而基準狀態(tài)可以直接或者間接被其余跟隨者獲知，這些飛行器可以根據(jù)一致跟蹤算法以及本地制導律來調(diào)節(jié)自身的運動。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于終端滑模理論的攻擊時間控制制導律[J]. 吳放,常思江,陳升富. 系統(tǒng)工程與電子技術. 2019(10)
[2]通信拓撲切換下的多飛行器協(xié)同攔截方法[J]. 趙恩嬌,楊明,晁濤,王松艷. 宇航學報. 2019(06)
[3]帶有視場角約束的滑模攻擊時間控制制導律[J]. 陳升富,常思江,吳放. 兵工學報. 2019(04)
[4]帶有不同視場約束的多導彈分布式協(xié)同制導[J]. 葉鵬鵬,張蛟,李銀伢,戚國慶,盛安冬. 兵工學報. 2019(03)
[5]基于解析剖面的時間協(xié)同再入制導[J]. 王肖,郭杰,唐勝景,祁帥. 航空學報. 2019(03)
[6]帶有引誘角色的有限時間協(xié)同制導方法[J]. 張帥,郭楊,王仕成. 宇航學報. 2018(03)
[7]非持續(xù)連通通信拓撲下的多導彈協(xié)同制導[J]. 葉鵬鵬,盛安冬,張蛟,武兆斌,戚國慶,李銀伢. 兵工學報. 2018(03)
[8]高超聲速飛行器時間協(xié)同再入制導[J]. 方科,張慶振,倪昆,程林,黃云濤. 航空學報. 2018(05)
[9]帶視線角約束的多導彈有限時間協(xié)同制導律[J]. 呂騰,呂躍勇,李傳江,郭延寧. 兵工學報. 2018(02)
[10]Distributed cooperative guidance for multiple missiles with fixed and switching communication topologies[J]. Qilun ZHAO,Xiwang DONG,Zixuan LIANG,Chen BAI,Jian CHEN,Zhang REN. Chinese Journal of Aeronautics. 2017(04)
本文編號：3037751
【文章來源】：兵工學報. 2020,41(06)北大核心
【文章頁數(shù)】：15 頁
【部分圖文】：
多飛行器對目標同時攻擊的示意圖
圖2所示為第i個飛行器與目標的三維相對運動關系。圖2中:OLxLyLzL表示視線坐標系，Omxmymzm表示飛行器體坐標系;M"i為Mi在Oxz平面內(nèi)的投影，θLi和φLi分別為飛行器-目標連線的高低角和方位角，θmi和φmi分別為飛行器速度矢量相對視線矢量的前置傾角和前置偏角。不失一般性，以第i個飛行器為例建立運動模型。不同于一些文獻采用縱向通道和側(cè)向通道解耦的三維導引模型，本文采用的三維導引模型[28]考慮側(cè)向通道與縱向通道的耦合，更貼近實際情況。下面的非線性微分方程描述了三維空間中相對運動及飛行器的運動狀態(tài)，表示為
在通信網(wǎng)絡支撐下，本文基于一致性理論設計了統(tǒng)一的結(jié)構，以實現(xiàn)協(xié)同制導核心任務即同時攻擊目標。該分布式協(xié)同制導結(jié)構包括三部分:1)一致性模塊，使各個飛行器的協(xié)調(diào)變量趨近于基準值，完成所期望的任務目標;2)協(xié)同模塊，接受一致性模塊下行的實例化協(xié)調(diào)變量，經(jīng)協(xié)同控制算法得到協(xié)同制導指令;3)實際飛行器運動模型，接受協(xié)同制導指令，調(diào)節(jié)自身運動�；趨f(xié)同場景的多飛行器時間協(xié)同制導原理如圖3所示。圖3中:bi、ui和χi分別表示第i個飛行器的輸出、控制輸入和本地實例化協(xié)調(diào)變量;χr表示協(xié)調(diào)變量需要跟蹤的虛擬領導者的基準狀態(tài);zci表示協(xié)同控制模塊向一致性跟蹤模塊反饋的信息;zmi表示飛行器運動模型向協(xié)同控制模塊反饋的信息;Ni(t)為t時刻第i個飛行器可以獲得協(xié)調(diào)變量信息的飛行器集合，j為其中元素;Ji(t)為t時刻第i個飛行器可以獲得的輸出信息飛行器集合，k為其中元素。在具有基準狀態(tài)的多飛行器時間協(xié)同任務中，真實或者虛擬的領導者狀態(tài)可以作為各個飛行器的基準狀態(tài)(具體設計見2.2節(jié))，而基準狀態(tài)可以直接或者間接被其余跟隨者獲知，這些飛行器可以根據(jù)一致跟蹤算法以及本地制導律來調(diào)節(jié)自身的運動。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于終端滑模理論的攻擊時間控制制導律[J]. 吳放,常思江,陳升富. 系統(tǒng)工程與電子技術. 2019(10)
[2]通信拓撲切換下的多飛行器協(xié)同攔截方法[J]. 趙恩嬌,楊明,晁濤,王松艷. 宇航學報. 2019(06)
[3]帶有視場角約束的滑模攻擊時間控制制導律[J]. 陳升富,常思江,吳放. 兵工學報. 2019(04)
[4]帶有不同視場約束的多導彈分布式協(xié)同制導[J]. 葉鵬鵬,張蛟,李銀伢,戚國慶,盛安冬. 兵工學報. 2019(03)
[5]基于解析剖面的時間協(xié)同再入制導[J]. 王肖,郭杰,唐勝景,祁帥. 航空學報. 2019(03)
[6]帶有引誘角色的有限時間協(xié)同制導方法[J]. 張帥,郭楊,王仕成. 宇航學報. 2018(03)
[7]非持續(xù)連通通信拓撲下的多導彈協(xié)同制導[J]. 葉鵬鵬,盛安冬,張蛟,武兆斌,戚國慶,李銀伢. 兵工學報. 2018(03)
[8]高超聲速飛行器時間協(xié)同再入制導[J]. 方科,張慶振,倪昆,程林,黃云濤. 航空學報. 2018(05)
[9]帶視線角約束的多導彈有限時間協(xié)同制導律[J]. 呂騰,呂躍勇,李傳江,郭延寧. 兵工學報. 2018(02)
[10]Distributed cooperative guidance for multiple missiles with fixed and switching communication topologies[J]. Qilun ZHAO,Xiwang DONG,Zixuan LIANG,Chen BAI,Jian CHEN,Zhang REN. Chinese Journal of Aeronautics. 2017(04)
本文編號：3037751
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/hangkongsky/3037751.html
