[发明专利]面向变质心飞行器的工程化再入制导方法

说明书

本发明公开了一种面向变质心飞行器的工程化再入制导方法，用于解决现有变质心飞行器再入制导方法工程应用性差的技术问题。技术方案是基于工程中最常见的比例制导律，将变质心飞行器落速落角约束转化为一增广项，进一步对该增广项参数进行鲁棒性扩维设计，使得制导参数为变质心飞行器飞行状态偏差量的函数，在变质心飞行器受干扰作用时保证制导精度，最后基于需用过载与可用过载关系确定制导指令即滚转角指令大小。本发明在比例制导律的基础上，增加考虑落角和落速约束的增广项，实现弹道抬升和降低，保证落角和落速约束同时满足，在此基础上对增广项系数进行鲁棒性扩维设计，是一种形式简单具有良好工程应用性能的变质心飞行器强鲁棒制导方法。

技术领域

本发明涉及一种变质心飞行器再入制导方法，特别涉及一种面向变质心飞行器的工程化再入制导方法。

背景技术

一维变质心飞行器通常采用固定配平型设计，它是一种简单、易实现的再入飞行器构型。固定配平型飞行器利用自身静稳定性实现俯仰和偏航运动自稳定，只需对滚转通道进行控制即可实现机动飞行。然而，滚转单通道控制模式下，飞行器过载仅方向可控、大小不可控，这为落速落角约束的固定配平型变质心飞行器强鲁棒制导带来挑战。

针对带落角落速终端约束的固定配平型变质心飞行器制导问题，葛振振在其硕士学位论文“变质心再入弹头轨迹规划与制导控制系统设计[D].葛振振.西安:西北工业大学硕士学位论文,2015”中提出一种标称轨迹跟踪制导方法，利用模拟退火算法和直接打靶法，寻优得到一条满足落角和落速约束的可飞标称轨迹，通过跟踪这一标称轨迹，较好的解决了固定配平型变质心飞行器的多约束制导问题。但该方法工程应用性较差：一方面基于寻优算法确定的标称轨迹难以复现；另一方面，需离线加载大量标称轨迹信息，给机载计算机存储能力和运行速度提出更高要求。

发明内容

为了克服现有变质心飞行器再入制导方法工程应用性差的不足，本发明提供一种面向变质心飞行器的工程化再入制导方法。该方法基于工程中最常见的比例制导律，将变质心飞行器落速落角约束转化为一增广项，进一步对该增广项参数进行鲁棒性扩维设计，使得制导参数为变质心飞行器飞行状态偏差量的函数，在变质心飞行器受干扰作用时保证制导精度，最后基于需用过载与可用过载关系确定制导指令即滚转角指令大小。本发明在最基本的比例制导律的基础上，增加考虑落角和落速约束的增广项，实现弹道抬升和降低，保证落角和落速约束同时满足，在此基础上对增广项系数进行鲁棒性扩维设计，使增广项作用大小与飞行器当前飞行状态和标称状态的偏差相关，实现制导方法强鲁棒特性，是一种形式简单具有良好工程应用性能的变质心飞行器强鲁棒制导方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种面向变质心飞行器的工程化再入制导方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、比例制导律增广。

定义地面坐标系为ex_ey_ez_e，简记为e：原点e取初始时刻飞行器质心o在地面投影点；ey_e在地心O_E与飞行器质心o的连线上，指向飞行器质心o为正；而ex_e在过e点垂直于ey_e的平面内，指向目标点；ex_ey_ez_e构成右手直角坐标系。

定义视线坐标系oξ_oη_oζ_o，简记为S：原点在飞行器质心o处；oξ_o由飞行器质心指向目标点；oζ_o在水平面内，即在e-xz平面内，且与oξ_o轴垂直，沿着oξ_o正向看去向右为正，oη_o轴与oξ_o、oζ_o轴组成右手直角坐标系。