攻击角度和时间精确控制的制导律设计

doi:10.7527/S1000-6893.2024.30787

电子电气工程与控制

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攻击角度和时间精确控制的制导律设计

董伟¹, 易鑫², 张后军³, 王春彦²^,⁴(), 邓方¹^,⁵

^1.北京理工大学自主智能无人系统全国重点实验室，北京 100081
^2.北京理工大学宇航学院，北京 100081
^3.北京机电工程研究所，北京 100083
^4.北京理工大学前沿技术研究院，济南 250300
^5.北京理工大学重庆创新中心，重庆 401120

收稿日期:2024-06-04 修回日期:2024-06-24 接受日期:2024-07-19 出版日期:2024-07-24 发布日期:2024-07-23
通讯作者: 王春彦 E-mail:chunyan.wang@bit.edu.cn
基金资助:
国家杰出青年科学基金(62025301);国家自然科学基金(62373055);博士后创新人才支持计划(BX20230461);中国博士后科学基金面上资助(2023M740249)

Design of guidance law with precise impact angle and time control

Wei DONG¹, Xin YI², Houjun ZHANG³, Chunyan WANG²^,⁴(), Fang DENG¹^,⁵

^1.National Key Lab of Autonomous Intelligent Unmanned Systems，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China
^2.School of Aerospace Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China
^3.Beijing System Design Institute of Electro-Mechanic Engineering，Beijing 100083，China
^4.Advanced Technology Research Institute，Beijing Institute of Technology，Jinan 250300，China
^5.Chongqing Innovation Center，Beijing Institute of Technology，Chongqing 401120，China

Received:2024-06-04 Revised:2024-06-24 Accepted:2024-07-19 Online:2024-07-24 Published:2024-07-23
Contact: Chunyan WANG E-mail:chunyan.wang@bit.edu.cn
Supported by:
National Science Fund for Distinguished Young Scholars(62025301);National Natural Science Foundation of China(62373055);Postdoctoral Innovative Talents Support Program(BX20230461);China Postdoctoral Science Foundation(2023M740249)

摘要/Abstract

摘要：

时空约束制导是指同时满足攻击角度和攻击时间约束的制导方式。针对导弹末制导问题，设计了一种具有精确控制能力的时空约束制导律。首先，基于最优落角约束制导律的剩余飞行时间估计式，在不依赖于小角度假设的情况下，逆向推导了剩余飞行时间可以精确预测的变增益落角约束制导律。其次，在该制导律的基础上增加攻击时间误差反馈项，设计得到了不存在指令奇异现象的时空约束制导律，实现了攻击角度和时间的同时精确控制。接着，引入剩余弹道长度作为自变量，将所提出的时空约束制导律拓展到了导弹速度大小变化的实际场景。最后，通过多组数值仿真算例，验证了所提制导律的有效性和优势。

关键词: 攻击时间约束, 攻击角度约束, 时空约束制导, 剩余飞行时间, 导弹速度变化

Abstract:

Spatial-temporal constrained guidance is a method that simultaneously meets impact angle and time constraints. To address the problem of missile terminal guidance， a spatial-temporal constrained guidance law with precise control capability is designed in this paper. First， based on the time-to-go estimation of the optimal impact angle constrained guidance law， a varying-gain impact angle constrained guidance law whose time-to-go can be precisely predicted is inversely derived without any small angle approximation. Second， an impact-time error feedback term is added to the above guidance law to obtain the singularity-free spatial-temporal guidance law for simultaneous precise control of impact angle and time. Third， by introducing the remaining trajectory length as an independent variable， the proposed spatial-temporal guidance law is extended to practical scenarios with missile speed variation. Finally， the effectiveness and advantages of the proposed guidance law are verified through several numerical simulations.

Key words: impact time constraint, impact angle constraint, spatial-temporal constrained guidance, time-to-go, missile speed variation

中图分类号:

V448.133

董伟, 易鑫, 张后军, 王春彦, 邓方. 攻击角度和时间精确控制的制导律设计[J]. 航空学报, 2025, 46(4): 330787.

Wei DONG, Xin YI, Houjun ZHANG, Chunyan WANG, Fang DENG. Design of guidance law with precise impact angle and time control[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(4): 330787.

图/表 8

图 1

图 2

图 3

图 4

图 5

图 6

图 7

表 1

参考文献 36

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性能指标	OTACG		ITACG		SMG		STG
性能指标	t_d=60 s	t_d=90 s	t_d=60 s	t_d=90 s	t_d=60 s	t_d=90 s	t_d=60 s	t_d=90 s
时间误差/s	-5×10^-3	脱靶	-5×10^-3	脱靶	-3×10^-2	-3×10^-2	-6×10^-3	-5×10^-3
角度误差/（°）	-7×10^-2	脱靶	-3×10^-2	脱靶	4×10^-1	7×10^-1	-1×10^-7	-3×10^-8
控制能量/（10⁴ m²·s^-3）	2.77	脱靶	2.41	脱靶	1.75	2.41	1.62	4.18

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Design of guidance law with precise impact angle and time control

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