[发明专利]一种近实时机动轨迹生成与跟踪的控制方法

说明书

本发明涉及但不限于航空技术领域，尤指一种近实时机动轨迹生成与跟踪的控制方法。包括：定义飞机的初始状态S₀，以初始状态S₀作为搜索模型的输入进行搜索得到单次滚动迭代下的动作序列a₁,...,a_k，其中k为单次滚动迭代的步长；选取该次滚动迭代所生成动作序列a₁,...,a_k中的前h个动作a₁,...,a_h作为飞机模型的输入对飞机状态进行更新并得到更新后的飞机状态；以更新后的飞机状态作为搜索模型的新输入进行搜索，将每次滚动迭代过程中选取的h个动作a₁,...,a_h依次放入动作序列中；重复滚动迭代数次后，在到达指定时间或终止状态时得到一个最优动作序列，h小于等于k。本发明实现了边飞边解算的近实时轨迹生成与控制，解决了机动轨迹生成与跟踪的实时性问题。

技术领域

本发明涉及但不限于航空技术领域，尤指一种近实时机动轨迹生成与跟踪的控制方法。

背景技术

未来战争中空中战场的态势愈将趋于复杂，取得制空权至关重要。战术机动是无人作战飞机进行空战的关键技术。空中作战的激烈性和复杂性对机动轨迹生成的实时性提出了要求。先前研究是基于离线方法求解机动参考轨迹，具体思路是通过多目标蒙特卡洛树搜索(MOMCTS，Multi-Object Monte-Carlo Tree Search)算法反复计算和寻优得到最优离线参考轨迹，然后设计控制律进行轨迹跟踪。该方法可以解决机动轨迹生成问题，但无法解决实时性问题。

发明内容

本发明的目的：提供一种近实时机动轨迹生成与跟踪的控制方法，解决机动轨迹生成与跟踪的实时性问题。

本发明的技术方案：

第一方面，提供了一种近实时机动轨迹生成与跟踪的控制方法，所述方法利用飞机模型、搜索模型和滚动时域模型结合进行，所述方法包括：

定义飞机的初始状态S₀，以初始状态S₀作为搜索模型的输入进行搜索得到单次滚动迭代下的动作序列a₁,...,a_k，其中k为单次滚动迭代的步长；

选取该次滚动迭代所生成动作序列a₁,...,a_k中的前h个动作a₁,...,a_h作为飞机模型的输入对飞机状态进行更新并得到更新后的飞机状态；

以更新后的飞机状态作为搜索模型的新输入进行搜索，将每次滚动迭代过程中选取的h个动作a₁,...,a_h依次放入动作序列中；

重复滚动迭代数次后，在到达指定时间或终止状态时得到一个最优动作序列，其中，h小于等于k。

进一步地，所述飞机模型的输出为状态向量s＝(V,α,β,θ,φ,ψ,q,p,r,x,y,h)^T，其中包含空速V，迎角α，侧滑角β，俯仰角θ，滚转角Φ，偏航角ψ，滚转角速率p，俯仰角速率q，偏航角速率r，轴向坐标x，横向坐标y，以及高度H。

进一步地，建立飞机模型，具体包括：

建立状态向量s与升降舵、副翼、方向舵的偏度以及油门杆位置的函数s＝f(Δδ_e,Δδ_a,Δδ_r,Δδ_T)并定义飞机模型的状态变量更新周期为t_s，其中Δδ_e,Δδ_a,Δδ_r,Δδ_T分别为升降舵、副翼、方向舵的偏度以及油门杆位置；