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《对付大机动目标的广义比例导引律研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第2卷第3期空 军 工 程 大 学 学 报(自然科学版)Vol.2No.32001年6月JOURNALOFAIRFORCEENGINEERINGUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION)Jun.2001X对付大机动目标的广义比例导引律研究李小兵, 刘兴堂(空军工程大学导弹学院,陕西三原 713800)摘 要:在对各类比例导引律进行分析与比较的基础上,结合制导导弹拦截大机动目标的特点和需要,详细讨论了一种广义PID型比例导引律。利用所建立的数学模型进行了典型情况下的数字仿真,由给出的仿真结果及得出的重要结论验证了该方
2、法的有效性。关键词:大机动目标;广义PID型比例导引律;制导导弹;数字仿真中图分类号:V321.1文献标识码:A文章编号:1009-3516(2001)03-01-04比例导引(PN)是应用于战术导弹(包括防空导弹)的一种有效的寻的制导规律。按照指令加速度的不同参考作用方向,比例导引律主要分为三类:一类是以追踪器速度矢量为参考基准:如纯比例导引(PPN);另一类是以追踪器与目标之间的视线为参考基准:如真比例导引(TPN)、广义比例导引(GPN);第三类是以追踪器与目标之间的相对速度为参考基准:如理想比例导引(IPN)等。经过几十年的发展,
3、比例导引律无论是形式上或是内涵上都发生了深刻的变化和创新。扩展PID型比例导引律(PID-PN)就是其中之一。1 比例导引律的发展[1][2]传统比例导引律有两种,即纯比例导引和真比例导引。前者其指令加速度ac作用在垂直于追踪器的速度方向,后者则作用于视线方向,两者的ac幅值均正比于追踪器(如导弹)和目标(如飞机)之间的视线旋转角速率。这类导引律在假定追踪器和目标速度为常值目标不机动的前提下可获得最优制导效果。随后发展的修正型真比例导引律中,ac虽然仍作用于垂直于目标视线的方向上,但幅度则与视线旋转角速率和追踪器与目标之间的相对速度之乘积
4、成正比,即考虑到了追踪器与目标速度变化对制导精度的影响。因此,对于相对速度变化时的制导精度有所改善,但仍未能很好满足对付大机动目标的要求,使得这种导引律在对付大机动目标时的导引精度较差。[3,4]广义比例导引中,ac作用在相对于视线方向有一固定偏置角的垂直方向上。这种导引律实际上是增加了目标机动加速度at影响的指令加速度修正项,因此使追踪器的制导精度有了进一步提高。理想比例导引以相对速度矢量为参考基准,即指令加速度作用在垂直于相对速度矢量的方向上,它可最大限度地消除视线角速度变化的影响,因此,这种导引律在对付大机动目标时总是与相对速度垂直
5、,力图阻止相对速度向视线方向转动的情况下起着一定程度的补偿作用,有望获得更好的控制精度。可以证明,其截获极值为N>1。换言之,即在对付大机动目标时仍能成功拦截,而不管初始条件和目标机动情况如何。扩展PID型比例导引律是在扩展比例导引律的基础上发展起来的一种最优导引规律。事实上,如果在扩展比例导引律的基础上补充追踪器相对于视线垂直方向的加速度影响,即视线加速度的微分项修正,必将会使制导精度进一步提高。又考虑到追踪器横向过载的限制,再附加上视线旋转角速度的积分项修正,将会使制导弹道较为平直,降低追踪器的横向机动过载要求,从而形成了扩展PID型
6、比例导引律。2 寻的制导导弹的拦截数学模型X收稿日期:2000-09-12 基金项目:国防科研基金资助项目(99J4.2.3.JB2203) 作者简介:李小兵(1966-),男,陕西三原人,讲师,硕士,主要从事飞行器制导、控制与导航研究.2空军工程大学学报(自然科学版)2001年211 寻的制导控制系统组成寻的导弹制导控制系统一般由寻的导引头伺服回路、导引律形成装置、自动驾驶仪控制回路、弹体动力学及运动学环节、目标运动模型和导弹—目标相对运动环节等部分而构成闭环控制系统。212 拦截问题数学模型研究控制规律,必须首先建立拦截问题的数学模型
7、。为方便起见,以平面拦截为例,即追踪器(如导弹)和目标(如飞机)限制在同一平面(如铅垂面内)。这时,导弹与目标的几何关系如图1所示。图中:θ—导弹倾角;q—视线角;R—弹目相对距图1 导弹与目标在拦截面内的几何关系离;Vm—导弹速度;Vt—目标速度;at—目标机动加速度;θt—目标航迹倾斜角;θa—目标机动倾斜角“;M”—导弹坐标点(Xm,Ym)“;T”—目标坐标点(Xt,Yt)。21211 导弹动力学及运动学数学模型···ν+a1ν+a2α+a3δ=0(1)·θ=a4α+a5δ-57.3gcosθ/Vm(2)·VZm=(Pcosα-D)
8、-0.707gsinθ(3)n=Vmθ/(57.3g)(4)α=ν-θ(5)式中,除与上述相同符号外,ν—俯仰角;δ—舵偏角;α—迎角;P—发动机推力;D—阻力;Y—升力;m—导弹质量;g—重
