带有碰撞角约束的三维纯比例导引律研究

无人机三维比例导引系统设计
成万舟;孙秀霞;郭军
【期刊名称】《弹箭与制导学报》
【年(卷),期】2008(028)006
【摘要】文中研究了倾斜转弯控制方式在某型无人机导引系统中的应用.通过引入三轴转台解决了机体滚转运动与导引头解耦问题.研究了三维纯比例导引律,对其进行修改后应用到某型无人机导引系统中.推导了某型无人机BTT控制指令的产生方法.最后对三维比例导引律进行了数字仿真,结论证明是可行的.
【总页数】4页(P31-34)
【作者】成万舟;孙秀霞;郭军
【作者单位】空军工程大学工程学院,西安,710038;空军工程大学工程学院,西安,710038;空军工程大学工程学院,西安,710038
【正文语种】中文
【中图分类】V279
【相关文献】
1.无人机序列图像快速三维重建系统设计与实现 [J], 谢理想;万刚;曹雪峰;王庆贺
2.超低空无人机交通事故现场三维建模勘测系统设计 [J], 向怀坤; 陈淑仪
3.无人机三维空域监视系统设计 [J], 曹景真; 汪涛; 周鼎森
4.四轴无人机姿态测量及三维模型显示系统设计 [J], 洪涛; 梁晓瑜; 马榕; 胡斌
5.基于Unity的无人机三维视景系统设计与实现 [J], 王小青;吴兆轩;马岩
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攻击角约束的任意时间三维制导律设计
丁圣巧;高计委;臧绍飞;马建伟;王鳞
【期刊名称】《电光与控制》
【年(卷),期】2024(31)4
【摘要】针对攻击角约束的机动目标拦截问题,提出了一种任意时间制导律。

该制导律的设计采用了任意时间稳定性理论和分段滑模方法,解决了有限时间和固定时间制导律收敛时间难求的问题,实现了视线角误差收敛时间的任意设定。

此外,还利用相关稳定性理论,对所设计的制导律进行分析与证明。

通过数值仿真验证了任意时间制导律的有效性,并与有限时间和固定时间制导律的仿真结果进行了比较。

【总页数】6页(P6-11)
【作者】丁圣巧;高计委;臧绍飞;马建伟;王鳞
【作者单位】河南科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TJ765
【相关文献】
1.针对机动目标带攻击角约束的三维制导律
2.带有视场角约束的滑模攻击时间控制制导律
3.任意时间收敛碰撞角约束制导律设计
4.带攻击角约束的抗饱和固定时间收敛制导律
5.考虑攻击时间及空间角度约束的三维自适应滑模协同制导律设计
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三维比例导引律
三维比例导引律是指在三维空间中，物体的大小和距离之间存在一定的比例关系。

具体而言，当我们观察远处的物体时，它们看起来比近处的物体要小，这是因为它们距离我们更远，而这种大小和距离之间的比例关系是可以用数学公式来表示的。

在三维计算机图形学中，三维比例导引律是非常重要的，因为它可以帮助我们更加真实地模拟三维场景。

例如，在一个虚拟现实场景中，如果我们没有考虑到三维比例导引律，那么远处的物体看起来可能会和近处的物体一样大，这样就会影响我们对场景的真实感受。

因此，在三维计算机图形学中，了解和应用三维比例导引律是非常重要的。

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第３８卷　第７期系统工程与电子技术Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．７２０１６年７月Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｊｕｌｙ２０１６文章编号：１００１－５０６Ｘ（２０１６）０７－１６０６－０８　网址：ｗｗｗ．ｓｙｓ－ｅｌｅ．ｃｏｍ收稿日期：２０１５－０５－０５；修回日期：２０１５－０８－１４；网络优先出版日期：２０１６－０２－１８。

网络优先出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．２４２２．ＴＮ．２０１６０２１８．１２１４．０１２．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金（１１２７２１０１）资助课题基于ＳＤＲＥ具有终端碰撞角约束的非线性微分对策制导律李　伟１，黄瑞松１，２，王　芳１，２，崔乃刚１（１．哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨１５０００１；２．中国航天科工集团飞航技术研究院，北京１０００７４） 摘　要：通过非线性微分对策理论讨论了具有终端碰撞角约束的弹目追逃问题，提出了基于求解状态相关黎卡提方程（ｓｔａｔｅ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｒｉｃｃａｔｉ　ｅｑｕａｔｉｏｎ，ＳＤＲＥ）的方法解决该微分对策问题，得到了具有终端碰撞角约束的ＳＤＲＥ解析解。

提出的终端碰撞角约束制导律是以弹目视线角速率及碰撞角误差为状态向量进行推导，并研究了闭环系统局部渐进稳定的条件。

该制导律不需要进行剩余时间的预测。

最后针对目标不进行机动、进行阶跃机动、正弦机动及目标最优机动形式４种情况，进行了制导律的仿真验证，仿真结果表明该制导律对于不同机动目标均具有良好的制导效果且能很好地满足末端碰撞角约束要求。

关键词：终端碰撞角；非线性微分对策；状态相关黎卡提方程；解析解；渐进稳定中图分类号：ＴＪ　７６５．３ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５０６Ｘ．２０１６．０７．２０Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｇａｍｅｓ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｌａｗ　ｂａｓｅｄ　ｏｎＳＤＲＥ　ｗｉｔｈ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｉｍｐａｃｔ　ａｎｇｕｌａｒＬＩ　Ｗｅｉ　１，ＨＵＡＮＧ　Ｒｕｉ－ｓｏｎｇ１，２，ＷＡＮＧ　Ｆａｎｇ１，２，ＣＵＩ　Ｎａｉ－ｇａｎｇ１（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｈｉｗｉｎｇ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００７４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｎｇ　ａ　ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ　ｔａｒｇｅｔ　ａｔ　ａ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｉｍｐａｃｔ　ａｎｇｕｌａｒ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｇａｍｅｓ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ．Ａ　ｆｅｅｄｂａｃｋ　ｆｏｒｍ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂｙ　ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｅ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔＲｉｃｃａｔｉ　ｅｑｕａｔｉｏｎ（ＳＤＲＥ）ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｚｅｒｏ－ｓｕｍ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｇａｍｅｓ．Ａｎ　ａｎａｌｙｔｉｃ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｆｏｒｔｈｅ　ＳＤＲＥ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ－ａｎｇｌｅ－ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ－ａｎｇｌｅ－ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ　ｇｕｉｄ－ａｎｃｅ　ｌａｗ　ｉｓ　ｄｅｒｉｖｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅ－ｏｆ－ｓｉｇｈｔ　ｒａｔｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｉｍｐａｃｔ　ａｎｇｌｅ　ｅｒｒｏｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｅ　ｖｅｃｔｏｒｓ．Ｌｏ－ｃａｌ　ａｓｙｍｐｔｏｔｉｃ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅｓｅ　ｓｔａｔｅｓ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｉｍｅ－ｔｏ－ｇｏ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｅｘｐｌｉｃｉｔｌｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ　ｔｏ　ｄｅｒｉｖｅ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｌａｗ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｒｏｕｇｈｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｄｅｒｉｖｅｄ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｌａｗ　ｉｓ　ｔｅｓｔｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｆｏｕｒ　ｓｃｅｎａｒｉｏｓ　ｏｆ　ｔａｒｇｅｔ　ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ：ｎｏｎ－ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ，ｓｔｅｐ　ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ，ｓｉｎｅ　ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｌａｗ　ｈａｖｅ　ｇｏｏｄ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｆｏｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ　ｔａｒｇｅｔｓ　ａｎｄ　ｃａｎ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｉｍｐａｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｉｍｐａｃｔ　ａｎｇｕｌａｒ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｇａｍｅｓ；ｓｔａｔｅ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｒｉｃｃａｔｉ　ｅｑｕａｔｉｏｎ（ＳＤＲＥ）；ａｎａ－ｌｙｔｉｃ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ；ａｓｙｍｐｔｏｔｉｃ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ０　引　言 制导导弹在攻击或拦截目标时，为提高毁伤能力，要求对末端碰撞角进行约束。

一种基于落角约束的偏置比例导引律
落角约束技术是一种研究和设计系统的关键技术，它使用偏置比例导引律来控制压力和拉力应力，以保证系统的有效性和可靠性。

它的目的是将拉力应力和压力应力在默认落角约束中分别设定为尽可能接近角度限制值的一个有限范围。

从这个意义上讲，落角约束技术是一种有效的应力分布算法，可以实现事物之间密切对接，并实现其设计目标。

首先，偏置比例导引律是指在偏置比例细分详细设计过程中，通过合理的落角约束，可以局部拉伸/压缩部件的应力，这一点是十分关键的。

在落角约束中，拉
力应力和压力应力的比例被限定在一定范围内，以最大限度地满足角度限制。

同时拉力/压力应力也被分配给每个部件，从而使系统的整体应力均衡，保证系统的正
常性能。

其次，偏置比例导引律是一种求解应力传播系统的有效算法，通过尽可能减少应力，避免系统性能下降，进而有效满足设计要求。

它将拉力应力和压力应力在一定范围内进行分配，使系统性能尽可能完美，并遵循落角约束，在不超过角度限制值的前提下分配最佳应力。

偏置比例导引律的优势体现在能够实现精确控制，以避免危险的性能退化，确保系统的可靠性和可操作性，以及降低维护成本。

综上所述，偏置比例导引律是一种基于落角约束的偏置比例精准控制算法，通过设定压力和拉力应力比例，达到满足角度限制的有效性和可靠性，并保证其系统性能的高可靠性，确保了其可操作性和可靠性，节省了相当多的维护成本。

收稿日期:2006201208 修回日期:20062082013基金项目:总装预研重点基金资助项目(6140529)　作者简介:王亚飞(19822　),男,陕西户县人,硕士研究生,研究方向为航空导弹武器效能分析。

文章编号:100220640(2007)1020008205比例导引律研究现状及其发展3王亚飞,方洋旺,周晓滨(空军工程大学工程学院,陕西　西安　710038) 摘　要:在研究和分析国内外大量关于比例导引律的研究成果基础上,系统地论述了纯比例导引、理想比例导引、扩展PID 型比例导引,变结构比例导引和修正比例导引等改进型比例导引的研究现状。

分析了它们的原理、性能及特点,讨论了在理论与实践中的优缺点,对其发展进行了展望,为导弹制导与控制及相关问题研究提供了参考。

关键词:比例导引,导引律,制导精度,机动性中图分类号:TJ 39 文献标识码:AThe Status Quo of Proportional Navigation GuidanceLaw and its DevelopmentWANG Ya 2fei ,FANG Yang 2wang ,ZHOU Xiao 2bin(Air Force Engineering UniversityEngineeringCollege ,Xi ’an 710038,China ) Abstract :In this paper ,on the basis of researching and analyzing a large amount of results aboutproportional navigation ,the present statuses of some kinds of ameliorative proportional navigation including PPN ,IPN ,PID 2PN ,Variable Structure PN and Modified PN .Their principles ,performances and traits are analyzed ,their strong 2points and shortcomings in theory and practice are discussed ,and their developing foreground is previewed .All the above results will offer some reference for the Control and Guide of missile and related problems .Key words :proportional navigation ,guidance law ,guidance accuracy ,maneuverability引　言导弹制导规律即导引律的选择对导弹能否精确打击目标至关重要,而导引律的设计需要从导弹的飞行性能、作战空域、技术措施、制导精度、制导设备,战术使用等方面进行综合考虑与衡量[1]。