多約束條件下多飛行器魯棒協同制導與控制方法研究

《多約束條件下多飛行器魯棒協同制導與控制方法研究》是依託北京理工大學，由王曉芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多約束條件下多飛行器魯棒協同制導與控制方法研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：王曉芳
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

精確制導飛彈是精確制導飛行器中的重要成員，多枚精確制導飛彈對目標進行協同突防和攻擊是未來發展的必然趨勢，協同制導與控制方法則是其核心的理論與方法。本項目研究多精確制導飛彈採用分散式通訊模式時，由多飛行器間協同一致性算法與飛行器級制導控制算法相結合的協同制導控制方法。深入分析飛彈間數據傳輸的時滯和噪聲對多飛行器間一致性算法的魯棒協同穩定性的影響；針對多飛行器間算法輸出的理想攻擊時間指令和飛行位置協同的要求，設計多彈飛行的協同策略；在考慮飛彈的動力學特性、可用過載、舵偏角等多種約束的前提下，建立含有非線性不確定項的制導控制一體化模型，研究基於現代控制理論和不確定性預估理論的飛行器級魯棒制導控制算法，實現對協同策略的精確跟蹤；研究多飛行器間算法與飛行器級算法的匹配性原則，並對由兩層算法組成的協同制導控制方法進行綜合最佳化設計。本項目的研究成果可為未來多精確制導飛行器的協同制導與控制提供理論儲備。

結題摘要

隨著飛彈防禦系統的飛速發展，單枚飛彈的突防能力和攻擊能力大大下降，多飛彈協同作戰成為未來戰爭的必然。本項目在考慮多飛彈間的通訊約束、飛彈自身的動力學約束、飛彈的輸入飽和特性的基礎上，對飛行器間的協同一致算法、飛行器級的制導控制一體化方法以及飛行器間和飛行器級算法之間的匹配性進行了研究。考慮飛行器間的通訊時滯約束，將飛行器看作二階智慧型體系統，設計了能保證飛行器達到編隊協同的一致性策略，並給出了保證系統穩定的最大時滯時間；考慮飛行器間的通訊噪聲約束，設計了協同一致性算法，並給出了同時滿足收斂速度和收斂精度要求的一致性算法關鍵參數設計方法。考慮飛行器的協同攻擊時間和飛行位置協同的要求，設計協同策略。綜合考慮飛行器的制導和控制問題，建立飛彈的制導控制一體化數學模型。針對控制輸入受限的問題，引入輔助系統進行處理。設計擾動觀測器對建模誤差和外部擾動進行有效觀測。基於動態面控制理論設計了控制器，實現對協同策略的良好跟蹤，並基於李雅普諾夫穩定性原理證明了系統的穩定性。考慮飛行器自身的過載、速度約束，設計了通訊拓撲參數，實現了飛行器間算法和飛行器級算法的良好匹配。 本項目的研究成果可為未來多飛行器編隊飛行、飽和攻擊目標提供深厚的技術儲備。