[发明专利]基于参数化控制剖面的多约束轨迹快速规划方法

权利要求书

1.基于参数化控制剖面的多约束轨迹快速规划方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、建立纵向平面内的飞行轨迹约束模型，针对终端时刻的位置、角度、速度约束，将飞行轨迹分为速度控制段与位置\角度控制段，其中速度控制段采用参数化的三段式攻角控制剖面设计，位置\角度控制段采用偏置比例导引法生成控制指令；

步骤二、针对攻角幅值、一阶导及二阶导的约束问题，分别对速度控制段与位置\角度控制段进行处理：在速度控制段中，设计光滑的攻角曲线，得到满足飞行器机动能力限制的控制剖面及待调的攻角参数u和时间参数t₁；在位置\角度控制段中，对偏置比例导引法生成的攻角指令进行约束限制；

步骤三、优化设计步骤二中得到的攻角参数u，保证飞行器在初始状态扰动下具有速度调节能力；进一步利用终端速度随时间参数的单调递减关系，将轨迹规划问题转化为时间参数t₁的搜索问题；通过求解时间参数，得到控制剖面与飞行轨迹，实现多约束条件下的飞行轨迹快速规划。

2.如权利要求1所述的基于参数化控制剖面的多约束轨迹快速规划方法，其特征在于：步骤一实现方法为，

飞行器机动行为主要集中在飞行纵向平面内，因此仅考虑纵向平面内的飞行轨迹规划；定义飞行器状态变量

X＝[x,y,v,θ]^T (1)

其中，x为飞行器射程，方向由飞行器初始位置重力矢量与地面交点指向目标点；y为飞行器高度；v为飞行器速度大小；θ为飞行器倾角；飞行器状态变量受到始末状态约束

其中，t₀为初始时刻，t_f为终端时刻；X₀为飞行器初始状态变量，X₀＝[x₀,y₀,v₀,θ₀]^T，x₀、y₀为初始位置，v₀为初始速度，θ₀为初始倾角；X_f为终端状态变量，X_f＝[x_f,y_f,v_f,θ_f]^T，x_f、y_f、v_f、θ_f分别为目标射程、目标高度、目标落速、目标落角；

针对终端角度约束，采用偏置比例导引法进行制导；在此基础上引入控制剖面设计对终端速度进行调节，得到制导律

其中，α(t)为飞行器攻角，Λ(t)为攻角曲线，Γ(X)为偏置比例导引制导律；t为时间，t_s为速度控制段与位置\角度控制段的切换时刻

其中，为特征平均速度

设计攻角曲线Λ(t)为“常值-斜坡-常值”三段式控制剖面

其中，α₁、α₂为攻角设计参数，t₁、t₂为时间设计参数。