[发明专利]一种基于收敛点的双机协同目标机定位跟踪控制方法

权利要求书

1.一种基于收敛点的双机协同目标机定位跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立双机单目标机定位数学模型，双机基于机载雷达获取测角信息，对双机单目标机定位数学模型求解得到目标机的位置信息，并在此基础上采用随机加性噪声模型，得到双机单目标机定位的观测值信息；

S2、针对加性观测噪声对双机定位精度的影响，计算双机的测量方位角对定位精度的影响，进而求解得到双机测量方位角的最优配置；

S3、建立目标机跟踪中存在的约束，求解收敛点；

S4、设计基于收敛点的双机协同定位跟踪控制器，基于收敛点位置信息，控制双机朝向收敛点运动，实现定位精度快速收敛的目标机；包括以下子步骤：

S41、将观测机的运动模型简化为二阶模型：

对于双机单目标机跟踪模型，i＝1，2，u_i(k)、x_i(k)和v_i(k)分别表示k时刻双机的控制输入、位置和速度；双机单目标机跟踪的最终控制目标机为：lim_k→∞|x_i(k)-x_ci(k)|＝0且lim_k→∞|y_i(k)-y_ci(k)|＝0，其中i＝1，2，x_i(k)和y_i(k)分别表示双机的位置坐标，x_ci(k)和y_ci(k)表示实时求解的收敛点坐标；

S42、长机控制输入设计为

u₁＝Γ₁₁+Γ₁₂+Γ₁₃

其中

其中以目标机为中心的虚拟斥力势场对长机运动的作用以Γ₁₁表示，式中通过对势场函数V_1j(x₁,x_j)求负梯度得到虚拟斥力，虚拟斥力使其始终运动在安全观测范围之内；Γ₁₂为朝向收敛点运动的控制输入，式中N表示观测机的数量，K₁和K₂为控制系数，T_P、T_I和T_D表示PID的控制增益，x_o1(k)表示长机对应的收敛点位置，v_o(k)表示目标机运动的速度；Γ₁₃为双机一致性控制输入，式子中j≠i且j＝1或2，a_ij为双机组成的邻接矩阵，K₃表示一致性控制增益；在期望位置控制与目标机势场的共同作用下，长机在运动过程中满足：朝向目标机收敛点运动，同时保持安全距离且框架角满足约束要求；

S43、受控机的运动需要满足以下几个条件：(1)受控机与目标机的距离大于最小安全距离，即受控机受到目标机虚拟斥力势场影响；(2)受控机朝向目标机收敛点运动；(3)长机、受控机之间达到一致性；

此时，受控机的位置控制输入设计为

u₂＝Γ₂₁+Γ₂₂

其中

其由两部分组成，Γ₂₁为目标机势场作用的控制输入，即对势场函数V_2j(x₂,x_j)求负梯度Γ₂₂为朝向收敛点运动的控制输入，x_o2(k)表示受控机对应的收敛点位置，v_o(k)表示目标机运动的速度；

S44、考虑到观测机的性能约束，引入饱和约束算法，保证在机动性能约束范围内；饱和约束函数具体的表达式为：

其中i＝1,2，u_max表示控制输入约束大小，K₄为控制系数，最终目标机是使得双机的速度v_i(k)≤v_max，v_max即为双机最大飞行速度，该约束即保证飞机处于最大机动性能约束下。