基于固定時間收斂的攻擊時間控制協(xié)同制導律
發(fā)布時間：2021-09-04 12:22
針對多飛行器協(xié)同攻擊艦船等低速運動目標的問題,首先基于固定時間收斂控制理論設計攻擊靜止目標的攻擊時間控制制導律,在此基礎上,將運動目標引起的剩余飛行時間動態(tài)變化項視為擾動,利用線性擴張狀態(tài)觀測器對其估計并補償,實現(xiàn)目標低速運動時的攻擊時間控制。進一步考慮戰(zhàn)場環(huán)境中飛行器網(wǎng)絡的有向通信拓撲結(jié)構(gòu),利用多智能體固定時間一致性方法設計領導-跟隨策略下的協(xié)同制導律。最后利用仿真試驗驗證了所設計協(xié)同制導律的有效性。
【文章來源】：戰(zhàn)術導彈技術. 2020,(06)北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
多飛行器協(xié)同攻擊示意圖表2多飛行器協(xié)同制導初始條件
戰(zhàn)術導彈技術2020年第6期TacticalMissileTechnology圖1二維平面相對運動示意圖1引言隨著飛行器控制技術、網(wǎng)絡通信技術以及人工智能技術的發(fā)展，多飛行器集群智能化協(xié)同作戰(zhàn)產(chǎn)生的技術變革越來越明顯［1］。相比單個飛行器，由于多飛行器協(xié)同具備信息共享、低成本、高命中率等優(yōu)點得到廣泛的關注。齊射攻擊是最經(jīng)典的一種協(xié)同作戰(zhàn)形式。目前的研究一般通過兩種途徑實現(xiàn)對攻擊時間的調(diào)節(jié)。一種是單獨控制每一個飛行器成員的攻擊時間，另一種是通過信息共享協(xié)調(diào)所有飛行器的攻擊時間。兩種方法均具有各自的優(yōu)缺點。對單個飛行器的攻擊時間控制，已經(jīng)有了諸如偏置比例導引律、非線性控制制導律、幾何制導律等研究成果［2］。文獻［3］較早開展對攻擊時間控制研究，應用最優(yōu)控制理論設計了攻擊時間可控制導律(ITCG)。文獻［4］考慮了大前置角的情形，放寬了初始發(fā)射條件。文獻［5］考慮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。在針對運動目標時，由于目標速度比較低，通常采用預測命中點法將運動目標轉(zhuǎn)化為靜止目標［6］。當彈目相對距離較小的時候，由于目標運動引起的視線變化比較明顯，容易引起指令的劇烈變化甚至震蕩�；陬A測命中點的方法則需要提前獲知目標的速度以及航向，并且需要進一步處理實時測量信息后才可被用于針對預測命中點的攻擊。因此需要研究可以實時針對運動目標的攻擊時間控制制導律。文獻［5］采用擴張狀態(tài)觀測器突破了對飛行器速度為常值的限制，受此啟發(fā)，本文采用擴張狀態(tài)觀測器來估計系統(tǒng)中的擾動信?
戰(zhàn)術導彈技術TacticalMissileTechnology2020年第6期圖2ITCG飛行器軌跡圖圖3ITCG法向加速度變化曲線圖4使用制導律式(7)下的飛行器軌跡圖的勻速目標兩種情況。選取文獻［3］推導的ITCG進行對比分析。三種制導律的仿真結(jié)果統(tǒng)計見表1，飛行器軌跡圖和指令變化曲線見圖2～圖7。從表1中可以看出，在針對靜止目標時，三種制導方法對攻擊時間和脫靶距離的控制都具有較好效果，ITCG在攻擊時間和脫靶量的表現(xiàn)均良好。相比較之下，雖然運動目標速度較低，但對其攻擊的效果較差，攻擊時間誤差達到了1s。表1仿真結(jié)果統(tǒng)計表制導律設定攻擊時間/s靜止目標運動目標實際攻擊時間/s脫靶距離/m實際攻擊時間/s脫靶距離/mITCG5050049．98119．2121001000100．051．17式(7)50500．52950．16000．9361001000．413101．010．006式(13)50501．04750．160．25310099．970．435101．020．627圖2和圖3分別為采用ITCG攻擊目標的飛行軌跡和指令變化曲線。由于低速運動目標在距離飛行器較遠時，視線角速率變化不大，因此使用ITCG攻擊運動目標的前半部分時間，指令曲線、軌跡曲線與攻擊靜止目標時的變化曲線是重合的。隨著飛行器接近目標，視線角及其速率的變化開始明顯，直接應用ITCG會出現(xiàn)指令的劇烈變化，在指令限制下，表現(xiàn)為指令在最大法向加速度限制下震蕩。從圖4和圖5可以看出，制導律式(7)可以實現(xiàn)精度較高的攻擊時間控制。法向加速度指令變化平緩，終端指令加速度較小。仿真結(jié)果表明:采用固定時間收斂控制方法，攻擊時間誤差快速收斂，保證了對攻擊時間的控制精度;攻擊時間?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]多飛行器協(xié)同作戰(zhàn)關鍵技術研究綜述[J]. 趙恩嬌,孫明瑋. 戰(zhàn)術導彈技術. 2020(04)
[2]速度時變情況下多飛行器時間協(xié)同制導方法研究[J]. 李文,尚騰,姚寅偉,趙啟倫. 兵工學報. 2020(06)
[3]基于虛擬領彈-從彈的集群分布式協(xié)同制導技術研究[J]. 林德福,何紹溟,王江,李博雅. 中國科學:技術科學. 2020(05)
[4]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)
[5]大前置角攔截攻擊時間控制導引律[J]. 王斌,雷虎民,李炯,葉繼坤,李寧波. 北京航空航天大學學報. 2018(03)
[6]多飛行器協(xié)同制導問題研究[J]. 趙恩嬌,晁濤,王松艷,楊明. 戰(zhàn)術導彈技術. 2016(02)
[7]基于協(xié)調(diào)變量的多導彈協(xié)同制導[J]. 趙世鈺,周銳. 航空學報. 2008(06)
本文編號：3383256
【文章來源】：戰(zhàn)術導彈技術. 2020,(06)北大核心
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
多飛行器協(xié)同攻擊示意圖表2多飛行器協(xié)同制導初始條件
戰(zhàn)術導彈技術2020年第6期TacticalMissileTechnology圖1二維平面相對運動示意圖1引言隨著飛行器控制技術、網(wǎng)絡通信技術以及人工智能技術的發(fā)展，多飛行器集群智能化協(xié)同作戰(zhàn)產(chǎn)生的技術變革越來越明顯［1］。相比單個飛行器，由于多飛行器協(xié)同具備信息共享、低成本、高命中率等優(yōu)點得到廣泛的關注。齊射攻擊是最經(jīng)典的一種協(xié)同作戰(zhàn)形式。目前的研究一般通過兩種途徑實現(xiàn)對攻擊時間的調(diào)節(jié)。一種是單獨控制每一個飛行器成員的攻擊時間，另一種是通過信息共享協(xié)調(diào)所有飛行器的攻擊時間。兩種方法均具有各自的優(yōu)缺點。對單個飛行器的攻擊時間控制，已經(jīng)有了諸如偏置比例導引律、非線性控制制導律、幾何制導律等研究成果［2］。文獻［3］較早開展對攻擊時間控制研究，應用最優(yōu)控制理論設計了攻擊時間可控制導律(ITCG)。文獻［4］考慮了大前置角的情形，放寬了初始發(fā)射條件。文獻［5］考慮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。在針對運動目標時，由于目標速度比較低，通常采用預測命中點法將運動目標轉(zhuǎn)化為靜止目標［6］。當彈目相對距離較小的時候，由于目標運動引起的視線變化比較明顯，容易引起指令的劇烈變化甚至震蕩�；陬A測命中點的方法則需要提前獲知目標的速度以及航向，并且需要進一步處理實時測量信息后才可被用于針對預測命中點的攻擊。因此需要研究可以實時針對運動目標的攻擊時間控制制導律。文獻［5］采用擴張狀態(tài)觀測器突破了對飛行器速度為常值的限制，受此啟發(fā)，本文采用擴張狀態(tài)觀測器來估計系統(tǒng)中的擾動信?
戰(zhàn)術導彈技術TacticalMissileTechnology2020年第6期圖2ITCG飛行器軌跡圖圖3ITCG法向加速度變化曲線圖4使用制導律式(7)下的飛行器軌跡圖的勻速目標兩種情況。選取文獻［3］推導的ITCG進行對比分析。三種制導律的仿真結(jié)果統(tǒng)計見表1，飛行器軌跡圖和指令變化曲線見圖2～圖7。從表1中可以看出，在針對靜止目標時，三種制導方法對攻擊時間和脫靶距離的控制都具有較好效果，ITCG在攻擊時間和脫靶量的表現(xiàn)均良好。相比較之下，雖然運動目標速度較低，但對其攻擊的效果較差，攻擊時間誤差達到了1s。表1仿真結(jié)果統(tǒng)計表制導律設定攻擊時間/s靜止目標運動目標實際攻擊時間/s脫靶距離/m實際攻擊時間/s脫靶距離/mITCG5050049．98119．2121001000100．051．17式(7)50500．52950．16000．9361001000．413101．010．006式(13)50501．04750．160．25310099．970．435101．020．627圖2和圖3分別為采用ITCG攻擊目標的飛行軌跡和指令變化曲線。由于低速運動目標在距離飛行器較遠時，視線角速率變化不大，因此使用ITCG攻擊運動目標的前半部分時間，指令曲線、軌跡曲線與攻擊靜止目標時的變化曲線是重合的。隨著飛行器接近目標，視線角及其速率的變化開始明顯，直接應用ITCG會出現(xiàn)指令的劇烈變化，在指令限制下，表現(xiàn)為指令在最大法向加速度限制下震蕩。從圖4和圖5可以看出，制導律式(7)可以實現(xiàn)精度較高的攻擊時間控制。法向加速度指令變化平緩，終端指令加速度較小。仿真結(jié)果表明:采用固定時間收斂控制方法，攻擊時間誤差快速收斂，保證了對攻擊時間的控制精度;攻擊時間?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]多飛行器協(xié)同作戰(zhàn)關鍵技術研究綜述[J]. 趙恩嬌,孫明瑋. 戰(zhàn)術導彈技術. 2020(04)
[2]速度時變情況下多飛行器時間協(xié)同制導方法研究[J]. 李文,尚騰,姚寅偉,趙啟倫. 兵工學報. 2020(06)
[3]基于虛擬領彈-從彈的集群分布式協(xié)同制導技術研究[J]. 林德福,何紹溟,王江,李博雅. 中國科學:技術科學. 2020(05)
[4]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)
[5]大前置角攔截攻擊時間控制導引律[J]. 王斌,雷虎民,李炯,葉繼坤,李寧波. 北京航空航天大學學報. 2018(03)
[6]多飛行器協(xié)同制導問題研究[J]. 趙恩嬌,晁濤,王松艷,楊明. 戰(zhàn)術導彈技術. 2016(02)
[7]基于協(xié)調(diào)變量的多導彈協(xié)同制導[J]. 趙世鈺,周銳. 航空學報. 2008(06)
本文編號：3383256
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