CN106021679A - 一种末端机动小过载制导指令的奇异处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种末端机动小过载制导指令的奇异处理方法，该方法包括：根据预设的末端机动段制导律和方案，计算得到纵向制导力F_ycx和横向制导力F_zcx；对制导力进行奇异处理：如果F_ycx<K_c·m·g₀，则F_yn＝sign(K_c·m·g₀)·|K_c·m·g₀|，否则，F_yn＝F_ycx；根据奇异处理后的制导力计算制导所需的倾侧角；根据纵向制导力F_ycx和横向制导力F_zcx计算制导需用的法向力。通过使用本发明所提供的方法，可以解决高升阻比飞行器在末端机动飞行段由于小过载制导指令导致的奇异问题，降低不必要的大幅弹体滚转，提高制导精度。

Description

一种末端机动小过载制导指令的奇异处理方法

技术领域

本发明涉及高超声速飞行器制导技术领域，特别涉及一种末端机动小过载制导指令的奇异处理方法。

背景技术

升力式高超声速飞行器由于升力大，当飞行器接近目标时，该飞行器在末端机动段飞行时极易出现小过载制导指令的需求，此时制导律给出的纵向和横向制导力需求均比较小，可能会出现纵向制导力|F_ycx|≤0.1g₀，横向制导力|F_zcx|≤0.1g₀的情况，此时如果还是按照γ_cx＝tg^-1(F_zcx/F_ycx)计算倾侧角指令γ_cx，将会导致倾侧角大幅滚转，甚至到90°的情况，从而对姿态控制和制导尤为不利。

小过载制导指令引起的倾侧实际上是不必要的机动，其产生的侧向加速度并不大，虽然倾侧大，但弹体法向过载小，其对机动飞行的贡献基本可以忽略，不必要的滚转反而对控制系统造成不利，甚至影响制导精度。

因此，制导系统设计需要考虑消除由于小过载制导指令导致的奇异问题，提高制导的有效性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种末端机动小过载制导指令的奇异处理方法，从而可以解决高升阻比飞行器在末端机动飞行段由于小过载制导指令导致的奇异问题，降低不必要的大幅弹体滚转，提高制导精度。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种末端机动小过载制导指令的奇异处理方法，该方法包括：

根据预设的末端机动段制导律和方案，计算得到纵向制导力F_ycx和横向制导力F_zcx；

对制导力进行奇异处理：如果F_ycx<K_c·m·g₀，则F_yn＝sign(K_c·m·g₀)·|K_c·m·g₀|，否则，F_yn＝F_ycx；其中，F_yn为限幅后的纵向制导力；K_c为设计参数；m为飞行质量；g₀为地球引力加速度；

根据奇异处理后的制导力计算制导所需的倾侧角；

根据纵向制导力F_ycx和横向制导力F_zcx计算制导需用的法向力。

较佳的，所述K_c的取值大于1.0。

较佳的，使用如下的公式计算得到制导所需的倾侧角

${\mathrm{\&gamma;}}_{cx}^d={\mathrm{tg}}^{-1}\left(\frac{F_{zcx}}{F_{yn}}\right),{\mathrm{\&gamma;}}_{cx}^d\&Element;(-\mathrm{\&pi;},\mathrm{\&pi;}\&rsqb;.$

较佳的，使用如下的公式计算得到制导需用的法向力F_n：

$F_n=sign\left(F_{ycx}\right)\&CenterDot;\sqrt{F_{ycx}^2+F_{zcx}^2}.$

如上可见，在本发明中的末端机动小过载制导指令的奇异处理方法中，由于先根据预设的末端机动段制导律和方案，计算得到纵向制导力和横向制导力；然后对制导力进行奇异处理，并根据奇异处理后的制导力计算制导所需的倾侧角，最后可以根据纵向制导力和横向制导力计算制导需用的法向力，因此可以根据计算得到的倾侧角和法向力实现飞行器在滑翔过程中的倾侧翻转，从而可以从制导力需求和倾侧机动的效率入手，当弹体法向为小过载的条件下时(即出现横法向小过载需求时)，消除倾侧角指令的奇异性，尽量不进行倾侧机动，降低不必要的大幅弹体滚转，因而可以避免无意义的姿态机动，提高飞行器倾侧机动飞行的有效性，完全可避免高升阻比飞行器在末端机动飞行段由于小过载制导指令导致的奇异问题，降低不必要的大幅弹体滚转，提高制导精度。与现有技术中的采用倾侧角进行直接限幅的方式相比，尤其当飞行器真正需要大倾侧转弯时，采用本发明中的末端机动小过载制导指令的奇异处理方法，将不会因为倾侧角别限制而影响制导精度，也不会因为过载变化而引起指令跳跃。

附图说明

图1为本发明实施例中的末端机动小过载制导指令的奇异处理方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本实施例提供了一种末端机动小过载制导指令的奇异处理方法，该方法适用于以气动力飞行为主的升力式飞行器。

图1为本发明实施例中的末端机动小过载制导指令的奇异处理方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例中的末端机动小过载制导指令的奇异处理方法包括：

步骤101，根据预设的末端机动段制导律和方案，计算得到纵向制导力F_ycx和横向制导力F_zcx。

在本发明的技术方案中，在本步骤中，将首先按照预设的末端机动段制导律和方案，进行纵向制导力F_ycx和横向制导力F_zcx需求的计算。

另外，在本发明的技术方案中，末端机动制导段可以采用最优比例导引进行制导。因此，在本发明的一个较佳实施例中，可以按照最优比例导引进行制导计算，得到纵向和横向所需要的制导力，即纵向制导力F_ycx和横向制导力F_zcx。其中，可以使用本领域中的常用方法按照最优比例导引进行制导计算，因此在此不再赘述。

步骤102，对制导力进行奇异处理：如果F_ycx<K_c·m·g₀，则F_yn＝sign(K_c·m·g₀)·|K_c·m·g₀|，否则，F_yn＝F_ycx。

其中，F_yn为限幅后的纵向制导力；K_c为设计参数；m为飞行质量，是一个常数；g₀为地球引力加速度，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述g₀取值为9.8055。

在本步骤中，将对制导力进行奇异处理，即当弹体法向为小过载的条件下时(即出现横法向小过载需求时，例如，F_ycx<K_c·m·g₀)，则需要消除倾侧角指令的奇异性，尽量不进行倾侧机动，降低不必要的大幅弹体滚转，从而避免无意义的姿态机动，提高飞行器倾侧机动飞行的有效性。

较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述K_c的取值大于1.0。K_c值的选取原则是能够消除倾侧角指令的奇异性，但又不至于影响制导精度。K_c值过大，虽然能够消除倾侧角指令的奇异性，但无法满足飞行器真正需要的倾侧指令，最终导致制导精度差。

步骤103，根据奇异处理后的制导力计算制导所需的倾侧角。

较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述倾侧角可以使用如下所述的公式计算得到：

${\mathrm{\&gamma;}}_{cx}^d={\mathrm{tg}}^{-1}\left(\frac{F_{zcx}}{F_{yn}}\right),{\mathrm{\&gamma;}}_{cx}^d\&Element;(-\mathrm{\&pi;},\mathrm{\&pi;}\&rsqb;---\left(1\right)$

其中，为制导所需的倾侧角。

步骤104，根据纵向制导力F_ycx和横向制导力F_zcx计算制导需用的法向力。

在本发明的技术方案中，由于飞行器运动所需的力由弹体提供，因此，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述制导需用的法向力可以使用如下所述的公式计算得到：

$F_n=sign\left(F_{ycx}\right)\&CenterDot;\sqrt{F_{ycx}^2+F_{zcx}^2}---\left(2\right)$

通过上述的步骤101～104，即可得到制导所需的倾侧角和法向力，从而可以根据计算得到的倾侧角和法向力实现飞行器在滑翔过程中的倾侧翻转。

综上可知，在本发明中的末端机动小过载制导指令的奇异处理方法中，由于先根据预设的末端机动段制导律和方案，计算得到纵向制导力和横向制导力；然后对制导力进行奇异处理，并根据奇异处理后的制导力计算制导所需的倾侧角，最后可以根据纵向制导力和横向制导力计算制导需用的法向力，因此可以根据计算得到的倾侧角和法向力实现飞行器在滑翔过程中的倾侧翻转，从而可以从制导力需求和倾侧机动的效率入手，当弹体法向为小过载的条件下时(即出现横法向小过载需求时)，消除倾侧角指令的奇异性，尽量不进行倾侧机动，降低不必要的大幅弹体滚转，因而可以避免无意义的姿态机动，提高飞行器倾侧机动飞行的有效性，完全可避免高升阻比飞行器在末端机动飞行段由于小过载制导指令导致的奇异问题，降低不必要的大幅弹体滚转，提高制导精度。与现有技术中的采用倾侧角进行直接限幅的方式相比，尤其当飞行器真正需要大倾侧转弯时，采用本发明中的末端机动小过载制导指令的奇异处理方法，将不会因为倾侧角别限制而影响制导精度，也不会因为过载变化而引起指令跳跃。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种末端机动小过载制导指令的奇异处理方法，其特征在于，该方法包括：

根据预设的末端机动段制导律和方案，计算得到纵向制导力F_ycx和横向制导力F_zcx；

对制导力进行奇异处理：如果F_ycx<K_c·m·g₀，则F_yn＝sign(K_c·m·g₀)·|K_c·m·g₀|，否则，F_yn＝F_ycx；其中，F_yn为限幅后的纵向制导力；K_c为设计参数；m为飞行质量；g₀为地球引力加速度；

根据奇异处理后的制导力计算制导所需的倾侧角；

根据纵向制导力F_ycx和横向制导力F_zcx计算制导需用的法向力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述K_c的取值大于1.0。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使用如下的公式计算得到制导所需的倾侧角

${\mathrm{\&gamma;}}_{cx}^d={\mathrm{tg}}^{-1}\left(\frac{F_{zcx}}{F_{yn}}\right),{\mathrm{\&gamma;}}_{cx}^d\&Element;(-\mathrm{\&pi;},\mathrm{\&pi;}\&rsqb;.$

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用如下的公式计算得到制导需用的法向力F_n：

$F_n=sign\left(F_{ycx}\right)\&CenterDot;\sqrt{F_{ycx}^2+F_{zcx}^2}.$