【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种dmpc协同制导方案的设计及实施方法，具体说是一种具有终端角和避障约束的dmpc协同制导方案的设计及实施方法，属于导弹。
技术介绍
1、近年来，随着目标机动性和反拦截能力的显著提高，多拦截弹协同制导技术越来越受到关注。同时，对协同制导的要求不再局限于拦截弹之间就撞击时间达成共识，还考虑了拦截角的协调，以最大限度地提高毁伤效果。此外，在敌方防空雷达和武器存在的情况下，避免进入其覆盖区域可以保护拦截弹在制导过程中不被探测和攻击。
2、一种基于分布式mpc的具有撞击角约束的协同制导算法，该算法可用于对静止或低速机动目标的齐射攻击。尽管有先例表明mpc成功地用于协同制导，但一些关键问题尚未解决，例如终端成分(包括终端集和终端成本函数)、辅助控制器和兼容性约束的设计，它们都是保证整个系统的递归可行性和收敛性的关键。此外，到目前为止，开发一种同时实现机动目标拦截、碰撞时间共识、碰撞角度协调和避障的协同制导方法仍然具有挑战性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中未能解决终端成分、辅助控制器和兼容性约束的设计，提供一种同时实现机动目标拦截、碰撞时间共识、碰撞角度协调和避障的dmpc协同制导方案设计及实施方法。
2、为了解决上述问题，本申请是通过以下技术方案实现的：
3、一种具有终端角和避障约束的dmpc协同制导方案的设计方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
4、一、确定每个拦截弹的控制目标
5、建立多个
6、二、确定拦截弹的假设预测状态轨迹
7、对于每一个拦截弹采用假设的预测状态轨迹替代其实际状态轨迹，进行兼容性约束设计；
8、三、确定目标采样时刻的系统扰动预测
9、系统的扰动是由目标航迹角的变化引起的，以目标航迹角为预测对象，完成对采样时刻tk系统扰动的预测；
10、四、设计辅助控制器、终端成分和避障约束
11、确定拦截弹在t*时刻成功避开障碍物的充分条件，推导出避障约束及其触发条件，以递归可行性和系统稳定性为前提，设计辅助控制器和终端成分；
12、五、确定目标函数
13、根据步骤一至四所述的内容，给出最优控制输入中的目标函数和每个拦截弹的实时制导命令；
14、六、求解mi的最优控制输入和其在采样时刻tk的实时制导命令
15、首先通过离散化对ji进行预处理，然后引入粒子群优化算法来求解，求出mi的最优控制输入和其在采样时刻tk的实时制导命令。
16、优选的，所述步骤一的具体步骤为：建立多个拦截弹攻击单个机动目标的平面交战几何图，mi(i＝1,2,…,nm)和t分别表示拦截弹和目标，obsl(l＝1,2,…,nobs)表示障碍物或禁飞区，建模为半径为robs l的圆；θmi和θt分别是mi和t的航迹角，vmi和vt是它们的速度，qi是相对于mi和t的视线(los)角，ri是每个拦截弹和目标之间的相对距离，qobsil是关于obsl和mi的视线角，dil是mi和obsl之间的距离；
17、拦截弹的控制输入为ami和umi，其中ami是垂直于vmi和改变vmi方向的过载，而umi是改变速度大小的切向加速度；
18、目标的机动输入表示为at，只能控制vt的方向；
19、表示mi和t的相对运动；
20、表示mi和obsl的相对运动；其中
21、定义
22、取和的导数，应用(4)和(5)，得到
23、引入一个新的变量，公式为
24、每个拦截弹的期望终端视线角为qdi，将状态变量定义为
25、
26、得到一个非线性系统(9)，
27、
28、为了引导所有拦截弹同时以各自期望的视线角击中目标，并避免与障碍物碰撞，每个拦截弹mi的控制目标为：
29、制导：当t＝tfi，xi4(t)＝0(9)，角度跟踪：当t＝tfi，xi3(t)＝0(10)，
30、时间一致性：当
31、避障：
32、其中tfi为每个拦截弹的最终制导时间，满足
33、优选的，所述步骤二的具体步骤为：
34、假设的预测状态轨迹包括控制输入和预测状态轨迹，
35、假设的控制输入为
36、式中：表示假设的控制输入，表示实际的控制输入；
37、假设的预测状态轨迹为
38、式中：表示假设的预测状态轨迹，表示实际的预测状态轨迹；
39、对于每个拦截弹，唯一使用的邻居状态变量是xi2，将假设的预测状态轨迹和实际预测状态轨迹之间的偏差定义为
40、兼容性约束设计如下：
41、
42、
43、
44、其中，|ni|为mi的邻居数量，γi∈(0,1)为预设标量。
45、优选的，所述步骤三的具体步骤为：
46、以目标航迹角为预测对象e＝θt，
47、给定(tk,e(tk))...(tk-n+1,e(tk-n+1))，存在α0,α1,…,αn-1使得对于任何i＝0,1,…,n-1，都有和其中
48、e的导数为根据和得到其中wi(t|tk)为采样时刻tk系统扰动的预测。
49、优选的，所述步骤四的具体步骤为：
50、根据传统vo模型，确定拦截弹在t*时刻成功避开障碍物的充分条件为：
51、对于任何t∈[t,t*)成立；其中，t*>t使得dil(t*)＝0，dil(t)>0，且fil(t)<0；
52、航迹角满足：
53、得到拦截弹避开障碍物的充分条件后推导得到避障约束及其触发条件如下：
54、
55、其中
56、避障约束直接施加在控制输入ami上，将控制输入的容许集重新定义为
57、
58、
59、显然是紧的，设
60、
61、辅助控制器、终端成分的设计如下：
62、确定终端集ωi(tk)和辅助控制器满足的条件，具体如下：对于任何xi(t|tk)∈ωi(tk)和t≥t，通过执行
63、条件(45)～(47)分别表示正不变性、控制输入可容许性和局部收敛性；
64、终端成本定义为：
65、其中xri(t)是参考轨迹，选择为
66、终端集如下
67、局部收敛主要由终端成本和辅助控制器来保证，因此λ1i和λ2i被设置得足够大，以确保递归的可行性；
68、辅助控制器的设计形式为(51)，(52)；
69、
70本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有终端角和避障约束的DMPC协同制导方案的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种具有终端角和避障约束的DMPC协同制导方案的设计方法，其特征在于：所述步骤一的具体步骤为：建立多个拦截弹攻击单个机动目标的平面交战几何图，Mi(i＝1,2,…,NM)和T分别表示拦截弹和目标，obsl(l＝1,2,…,Nobs)表示障碍物或禁飞区，建模为半径为Robsl的圆；θMi和θT分别是Mi和T的航迹角，vMi和vT是它们的速度，qi是相对于Mi和T的视线(LOS)角，ri是每个拦截弹和目标之间的相对距离，qobsil是关于obsl和Mi的视线角，dil是Mi和obsl之间的距离；
3.根据权利要求1或2所述的一种具有终端角和避障约束的DMPC协同制导方案的设计方法，其特征在于：所述步骤二的具体步骤为：
4.根据权利要求3所述的一种具有终端角和避障约束的DMPC协同制导方案的设计方法，其特征在于：所述步骤三的具体步骤为：
5.根据权利要求4所述的一种具有终端角和避障约束的DMPC协同制导方案的设计方法，其特征在
6.根据权利要求5所述的一种具有终端角和避障约束的DMPC协同制导方案的设计方法，其特征在于：所述步骤五的具体步骤为：
7.根据权利要求6所述的一种具有终端角和避障约束的DMPC协同制导方案的设计方法，其特征在于：所述步骤六的具体步骤：
8.使用权利要求1-7所述方法的一种具有终端角和避障约束的DMPC协同制导方案的实施方法，其特征在于：包括离线阶段和在线阶段，
...【技术特征摘要】
1.一种具有终端角和避障约束的dmpc协同制导方案的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种具有终端角和避障约束的dmpc协同制导方案的设计方法，其特征在于：所述步骤一的具体步骤为：建立多个拦截弹攻击单个机动目标的平面交战几何图，mi(i＝1,2,…,nm)和t分别表示拦截弹和目标，obsl(l＝1,2,…,nobs)表示障碍物或禁飞区，建模为半径为robsl的圆；θmi和θt分别是mi和t的航迹角，vmi和vt是它们的速度，qi是相对于mi和t的视线(los)角，ri是每个拦截弹和目标之间的相对距离，qobsil是关于obsl和mi的视线角，dil是mi和obsl之间的距离；
3.根据权利要求1或2所述的一种具有终端角和避障约束的dmpc协同制导方案的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀霞，姜子劼，张毅，杨林，于浩，褚政，李文强，王宏，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学，
类型：发明
国别省市：
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