【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于飛行器能量規劃，具體地說，是涉及一種基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法。
技術介紹
1、在現代武器和雷達技術高速發展的今天，戰斗機之間的戰斗早已脫離了從前依賴目視瞄準和航炮射擊的方式，超視距空戰已經成為了現代空戰的主要場景。在超視距空戰過程中，戰機主要通過自身的機動使自身處于優勢位置，在規避敵方導彈攻擊的同時，發射導彈將敵方擊落。因此空戰最終的勝敗主要取決于雙方偵察能力、武器打擊能力以及自身機動能力。飛行器在機動過程中進行加速，減速，爬升，下降，盤旋等動作時，都會伴隨著能量和過載的變化。現代空戰中，雙方偵察和打擊能力往往相差不多，因此能夠高效的對機動能量進行規劃即可最大程度保證空戰取得優勢。
2、國內外對超視距空戰機動能量規劃的研究主要集中在對縱向飛行軌跡的分析，且都以當前狀態為基礎，存在以下問題：(1)只對飛行器縱向軌跡進行分析，無法在所有場景下進行適用。(2)飛行器進行能量規劃達到目標狀態只能簡單設置，無法實現同時達到多個狀態(3)在飛行器機動能量決策的過程中，沒有進行飛行器狀態的更新，因此結果與預期存在一定差異。(4)傳統模型預測類算法所需要計算資源較多，無法在機載情況下保證計算的實時性和精細度。
3、對于上述方法，存在的技術問題有：(1)規劃算法通用性較差；(2)機載情況下無法保證實時性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法，主要解決現有規劃算法通用性較差、機載情
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
3、一種基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法，包括如下步驟：
4、s1，建立飛行器迎角的三自由度動力學方程，計算出飛行器的過載；
5、s2，建立飛行器機動過程能量模型，計算得到飛行器目前擁有的能量；
6、s3，根據飛行器當前可用總能量，推算出飛行器可用過載上下限；
7、s4，建立滿足飛行器運動學模型的截獲時間的目標函數；
8、s5，以飛行器的性能約束、飛行器的負載系數作為目標函數的約束條件建立超視距空戰機動能量規劃最優控制問題；
9、s6，采用控制參數的方法對最優控制問題進行求解，最終輸出對于截獲目標速度指令的飛行器的控制序列，實現最快速度且滿足消耗能量不超過飛行器總能量的截獲指令最優機動。
10、進一步地，在所述步驟s1中，三自由度動力學方程為：
11、
12、x(t)＝[x(t)，y(t)，z(t)，v(t)，γ(t)，χ(t)]t
13、u(t)＝[t(t)，α(t)，μ(t)]t
14、式中，狀態量x分別為位置坐標(x，y，z)，爬升角γ，偏航角χ，和速度v，控制量u分別為飛行器推力t，飛行器迎角α和滾轉角μ；d為飛行過程中阻力，w為飛行器總重量，g為重力加速度；則飛行器的過載為：
15、
16、式中nx為飛行器切向過載，即指向飛行方向的過載，nn為法向過載，方向和飛行方向垂直。
17、進一步地，在所述步驟s2中，機動過程能量模型為：
18、
19、式中，et為飛行器總能量，由飛行器的動能和勢能構成；ed為飛行器的動能，es為飛行器勢能；m為飛行器的質量，g為重力加速度，z為飛行器飛行高度。
20、進一步地，在所述步驟s4中，目標函數為：
21、
22、其中tf為終端時間，即優化目標可描述為以最短時間達到目標。
23、進一步地，所述步驟s5獲得的最優控制問題為：
24、
25、
26、x(0)＝x0
27、u(t)＝[t(t)，α(t)，μ(t)]t
28、
29、
30、
31、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
32、(1)本專利技術同時考慮的飛行器縱向和橫向機動，且對能量規劃全過程進行了分析，可以隨著規劃過程更新飛行器狀態，與其他基于模型預測的算法相比，本專利技術求解時間更短，機載應用有較好的實時性。
33、(2)本專利技術可以對飛行器終端截獲指令進行多樣化設計，適用于更多場景。
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1.一種基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法，其特征在于，在所述步驟S1中，三自由度動力學方程為：
3.根據權利要求2所述的基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法，其特征在于，在所述步驟S2中，機動過程能量模型為：
4.根據權利要求3所述的基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法，其特征在于，在所述步驟S4中，目標函數為：
5.根據權利要求4所述的基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法，其特征在于，所述步驟S5獲得的最優控制問題為：
【技術特征摘要】
1.一種基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法，其特征在于，在所述步驟s1中，三自由度動力學方程為：
3.根據權利要求2所述的基于控制參數化的飛行器超視距高效機動能量規劃方法，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李彬，張智琛，寧召柯，梁慶，聶勤，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：
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