[发明专利]一种基于前向制导的自适应积分滑模三维制导律设计方法

权利要求书

1.一种基于前向制导的自适应积分滑模三维制导律设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立三维拦截高超声速飞行器的前向制导相对运动学模型；

S2、根据步骤S1建立的模型定义满足前向制导条件的滑模面；

S3、根据步骤S2定义的滑面模，设计自适应律积分三维制导律；

上述步骤S2定义满足前向制导条件的滑模面的具体实现过程为：

定义积分滑模面如下：

其中，k₁为正常数，e_i(0)为误差变量e_i的初始值，i＝1、2，s₁与s₂分别表示俯仰和偏航方向上的滑面模，α₁为正常数且满足0＜α₁＜1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1的实现过程为：

采用前向制导方式，以末制导段目标的初始位置为参考坐标原点建立模型如下：

其中，V_t和V_m分别是目标的速度和拦截弹的速度，θ_L和φ_L分别是视线关于参考坐标系的仰角和方位角，θ_t和φ_t为目标速度矢量关于视线坐标系的方向角，即目标速度矢量前置角，θ_m和φ_m为拦截弹的速度关于视线坐标系的方向角，即拦截弹速度矢量前置角，a_yt和a_zt是目标的加速度，a_ym和a_zm是拦截弹的加速度，

为了有效拦截高速目标，则制导过程中要求下式成立：

θ_m＝n₁θ_t (8)

φ_m＝n₂φ_t (9)

其中，n₁和n₂是前向制导系数，均是大于1的常数，式(8)和(9)保证了θ_m和φ_m分别随着θ_t和φ_t衰减而衰减，

为方便制导律设计，令对系统模型(8)和(9)可整理

其中，为控制输入，为外部干扰，

定义误差变量e_i如下：

e_i＝x_i-n_iy_i (12)

其中，

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S3的实现过程为：对式(13)求导可得：

其中，n_iM_i为干扰项且满足|n_iM_i|≤d_Mi，d_Mi为未知正常数；

采用自适应律对干扰n_iM_i进行在线估计，根据(14)设计自适应律积分三维制导律如下：

其中，k₂，k₃，γ_i和p_i为正常数，0＜β＜1。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，针对系统(11)，当外部扰动上界未知时，在控制器(15)和自适应律(16)的作用下，可得到如下结论：

(I)滑模变量s_i是实际有限时间稳定的；

(II)误差变量e_i在有限时间内收敛到零的任意小区域内。