基于Terminal滑模的动能拦截器末制导律研究
汤一华, 陈士橹, 徐 敏, 万自明
(西北工业大学航天学院,陕西西安 710072)
摘 要:针对大气层外动能拦截器的精确拦截问题,给出了一种基于Terminal滑模的鲁棒末制导律设计方法。在不考虑动能拦截器姿态运动的情况下,建立了动能拦截器纵向平面和侧向平面内的相对运动方程,并通过在末制导滑模中引入非线性项,去除了传统变结构制导律中的切换项,保证制导系统具有全局快速性。仿真结果表明Terminal滑模应用于动能拦截器精确末制导律设计中的有效性,较之传统的比例导引和变结构制导方法,能有效抑制视线的发散,对目标机动具有更强的鲁棒性,并具有更高的拦截精度。
关键词:动能拦截器;末制导;Terminal滑模
中图分类号:V412. 4 文献标识码:A 文章编号:1009-3516(2007)02-0022-04
动能拦截器是一种精确而轻小的制导武器,它依靠相对于目标高速飞行的动能,通过直接碰撞摧毁飞行中的弹道导弹或卫星目标[1]。动能拦截器通常是指新一代高层拦截防空导弹的末级,它在被送到需要高度、达到需要速度并捕获目标后的末段飞行中必须具有很高的制导精度,从而能确保完成拦截目标的任务[2]。
由于动能拦截器末制导过程中的相对运动方程是复杂的非线性方程,且存在各种偏差和干扰影响,因此,近年来将鲁棒性指标引入到末制导设计中受到特别的重视[3-6]。Terminal滑模控制策略[7-9]是在传统滑动超平面的设计中引入非线性函数,使得在滑模面上跟踪误差能够在有限时间内收敛到零,且控制律中不含切换项,从而能有效消除抖振现象。本文将全局快速Terminal滑模控制方法引入到大气层外动能拦截器末制导律的设计中,得到了一种对目标机动具有鲁棒性,且比传统变结构末制导律具有更好精度的末制导律。
1 模型的建立
由于动能拦截器的末制导时间较短,可忽略各种轨道摄动力的影响,因此动能拦截器的质心运动数学模型中可只考虑重力和拦截器轨控发动机推力的影响,其质心运动方程如下:
4 结束语
本文基于具有全局快速性和鲁棒性的Terminal滑模理论设计了大气层外动能拦截器的末制导律。仿真结果表明,该制导方法较之传统的比例导引和变结构制导,对目标机动具有更强的鲁棒性,并能获得更高的拦截精度,完全能满足动能拦截器直接碰撞杀伤的要求。
|
