一种末端减速机动控制方法
文献发布时间:2023-06-19 16:11:11
技术领域
本发明涉及一种末端减速机动控制方法,属于飞行器控制 领域。
背景技术
随着火箭弹武器系统的不断发展,火箭弹的突防问题变得 越来越重要。为了增加对火箭弹的拦截难度,提高火箭弹的突 防能力,火箭弹需要进行末端机动控制。
目前常用的末端机动控制方法采用以最大过载不变的机动 控制方式,不具有灵活性,实物机构也难以完成任务要求。
此外,常规的末端机动控制方法未考虑原有过载指令与机 动过载指令的叠加,在工程上实用性差。
由于上述原因,本发明人对现有的飞行器末端机动控制方 法进行了研究,以期解决上述问题。
发明内容
为了克服上述问题,本发明人进行了锐意研究,提出了一 种末端减速机动控制方法,通过当前速度与期望落速装订的相 对误差及误差变化率确定附加减速机动指令,进而将附加减速 机动指令与原始制导控制侧向指令相叠加,得到合成控制指令。
根据本发明,该方法包括以下步骤:
S1、通过对当前速度与期望落速装订进行比例控制,形成 侧向减速期望指令;
S2、基于侧向减速期望指令,以侧向减速机动可用指令为 约束,确定附加减速机动指令大小;
S3、设置侧向机动指令的误差带,根据误差带确定附加减 速机动指令符号;
S4、将附加减速机动指令与原始制导控制侧向指令相叠加, 获得合成偏航过载控制指令。
在步骤S1中,根据当前速度和期望落速装订,可获得侧向 速度变化率指令dv
dv
其中,v
速度指令v
v
其中,v表示火箭弹当前速度,v
在一个优选的实施方式中,采用指令平滑滤波器平滑侧向 速度变化率指令dv
其中,T为平滑滤波器时间常数,s表示传递函数复变量。
根据本发明,在步骤S2中,所述侧向减速机动可用指令可 以表示为:
a
其中,a
将侧向减速期望指令dv
进一步地,当a
当a
根据本发明,在步骤S3中,通过设置侧向机动指令的误差 带调整侧向减速期望指令dv
当飞行器沿负z轴运动到z<-R
当飞行器沿正z轴运动到z>R
其中,R
优选地,误差带的宽度R
根据本发明一个优选的实施方式,对侧向减速期望指令dv
dv′
其中,k
在步骤S4中,所述合成偏航过载控制指令可以表示为:
a
其中,a
本发明所具有的有益效果包括:
(1)根据本发明提供的一种末端减速机动控制方法,解 决了目前火箭弹末端机动方案的灵活性问题和过载指令合成的 问题。
(2)根据本发明提供的一种末端减速机动控制方法,在 机动指令符号发生改变时加入平滑机构,更好的适应实物机构 的工作性能。
(3)根据本发明提供的一种末端减速机动控制方法,末 端机动灵活性高,突防效果更佳。
附图说明
图1示出根据本发明一种优选实施方式的末端减速机动控 制方法示意图;
图2示出根据本发明实施例1中获得的合成偏航过载控制 指令仿真图;
图3示出根据本发明实施例1中火箭弹最终轨迹仿真图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这 些说明,本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说 明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优 于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面, 但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
本发明提供的一种末端减速机动控制方法,通过当前速度 与期望落速装订的相对误差及误差变化率确定附加减速机动指 令,进而将附加减速机动指令与原始制导控制侧向指令相叠加, 得到合成控制指令。
具体地,该方法包括以下步骤,如图1所示:
S1、通过对当前速度与期望落速装订进行比例控制,形成 侧向减速期望指令;
S2、基于侧向减速期望指令,以侧向减速机动可用指令为 约束,确定附加减速机动指令大小;
S3、设置侧向机动指令的误差带,根据误差带确定附加减 速机动指令符号;
S4、将附加减速机动指令与原始制导控制侧向指令相叠加, 获得合成偏航过载控制指令。
在步骤S1中,根据当前速度和期望落速装订,可获得侧向 速度变化率指令dv
dv
其中,v
进一步地,速度指令v
v
其中,v表示火箭弹当前速度,v
在一个优选的实施方式中,所述侧向速度变化率指令dv
在本发明中,采用指令平滑滤波器平滑侧向速度变化率指 令dv
其中,T为平滑滤波器时间常数,s表示传递函数复变量。
在步骤S2中,所述侧向减速机动可用指令可以表示为:
a
其中,a
进一步地,将侧向减速期望指令dv
具体地,当a
当a
在常规情况下,当火箭弹沿负z轴机动时,dv
当火箭弹沿负z轴机动时,dv
其中,dv
根据本发明,在步骤S3中,通过设置侧向机动指令的误差 带调整侧向减速期望指令dv
在一个优选的实施方式中,所述侧向机动指令的误差带设 置如下:
当飞行器沿负z轴运动到z<-R
当飞行器沿正z轴运动到z>R
其中,R
在一个更优选的实施方式中,50m≤R
在一个优选的实施方式中,对侧向减速期望指令dv
dv′
其中,k
在步骤S4中,所述合成偏航过载控制指令可以表示为:
a
其中,a
进一步地,火箭弹可承受过载最大值表示为a
当合成偏航过载控制指令a
当合成偏航过载控制指令a
实施例
实施例1
进行仿真实验,火箭弹初速度设定为0m/s、期望落速装订 为281m/s,火箭弹轴向过载a
在步骤S1中,根据当前速度和期望落速装订,可获得侧向 速度变化率指令dv
dv
速度指令v
v
采用指令平滑滤波器平滑侧向速度变化率指令dv
其中,平滑滤波器时间常数T取值为0.8,
在步骤S2中,所述侧向减速机动可用指令可以表示为:
a
当a
当a
在步骤S3中,通过设置侧向机动指令的误差带调整侧向速 度变化率指令dv
当飞行器沿负z轴运动到z<-60m时,改变火箭弹的机动方 向,使其侧向速度变化率指令变为沿正z轴,即dv
当飞行器沿正z轴运动到z>60m时,改变火箭弹的机动方向, 使其侧向速度变化率指令变为沿负z轴,即dv
对侧向减速期望指令dv
dv′
在步骤S4中,所述合成偏航过载控制指令可以表示为:
a
其中,a
当合成偏航过载控制指令a
当合成偏航过载控制指令a
获得的合成偏航过载控制指令a
火箭弹最终轨迹如图3所示,从图上可以看出经过设计后 火箭弹的过载指令随时间发生变化,增加了火箭弹的灵活性, 提高了突防能力。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、 “外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工 作状态下的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化 描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限 制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描 述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定 和限定,术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解,例如, 可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体的连接普通; 可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以 通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部的连通。对于本 领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发 明中的具体含义。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明,不过这 些实施方式仅是范例性的,仅起到说明性的作用。在此基础上, 可以对本发明进行多种替换和改进,这些均落入本发明的保护 范围内。