王洪雪, 李新国, 王晨曦

(西北工业大学 航天学院, 陕西 西安 710072)

0 引言

传统的制导律设计方法是在滚动为零的假设下,将飞行器的运动解耦为俯仰、转弯两个通道,然后在两个通道上分别设计制导律,从而将三维制导问题转化为两个二维制导问题[1]。但对于高超声速滑翔飞行器,由于采用BTT控制方式,滚动为零的假设不再成立,两个通道之间存在强烈的耦合关系,双通道解耦的制导律设计方法不再适用。

文献[1]利用李群方法获得了非解耦的三维制导律,该制导律能够满足终端速度方向要求,但制导律形式比较复杂,涉及许多矢量和矩阵计算,不易于工程实现。文献[2]结合微分几何和李群方法的优点,设计了一种带落角约束的新型三维制导律,但该制导律同样包含矢量和李群运算,在仿真平台和弹载计算机上实现有一定的难度。

最优控制理论在解决非线性系统问题时,直接求解哈密尔顿-贝尔曼-雅可比(HJB)方程十分困难。针对这种情况,文献[3]提出了θ-D非线性次优控制方法,该方法能够克服上述困难,可以获得HJB方程的近似闭环解,控制精度高,计算量小,已成功应用于导弹六自由度非线性自动驾驶仪设计[4]和导弹制导控制一体化设计[5]。

本文基于θ-D方法,建立了飞行器-目标三维运动方程,在不进行通道解耦的条件下,通过重新定义状态变量,设计了一种满足落角约束的三维制导律。该制导律制导精度高,计算量小,可实时生成制导指令,易于工程实现。……