2.1 纯比例导引(PPN)

美国学者Guelman Mauricio通过严格的数学推导获得了PPN导引律,并采用定性的分析方法确定拦截目标的初始条件[4]。当制导火箭初始飞行状态为接近于相撞线飞行时,则PPN的性能趋于最优。同时,PPN中控制量不改变制导火箭的速度大小,只改变其方向,其可实现性和追踪性能较强。由于当目标机动时,制导火箭的捕获域变得很有限,而且传统的PPN截获机动目标的性能远不如截获非机动目标,于是有效截获机动目标是改善PPN导引性能的重要研究内容。

2.2 理想比例导引(IPN)

IPN(Ideal PN)导引律是视线角速度 垂直于制导火箭与目标的相对速度矢量且大小正比于目标视线角速度与相对速度的乘积。其目的是使相对速度方向与目标视线一致。由于IPN沿目标视线方向加速度分量的作用,使制导火箭接近目标的速度随待飞距离的减少而单调增加,因此IPN的截获速度比较快。IPN导引的捕获性能与追踪初始状态和目标是否机动无关,仅与导引系数有关,不论目标是否机动,当导引系数大于2时,都能截获目标,因此它具有更大的捕获域[8]。

2.3 真比例导引(TPN)

在传统的真比例导引(TPN)中,指令加速度作用在视线的垂直方向,其幅值正比于制导火箭和目标之间的视线旋转角速率,这种导引律是以制导火箭和目标速度为常值且以目标不机动为前提得到的最优导引律。在修正的TPN中,指令加速度同样作用在视线的垂直方向,但其幅值则与视线旋转角速率和制导火箭与目标之间的相对速度乘积成正比[9],即这种导引律考虑了制导火箭与目标速度变化对制导精度的影响。因此对于相对速度变化时的制导精度有所改善,但在对付机动目标时的制导精度较差。

2.4 扩展PID型比例导引

扩展PID型比例导引律是在比例导引的基础上,考虑制导火箭相对于视线垂直方向的影响,也就是说对视线加速度的微分项进行修正,同时考虑制导火箭横向过载的限制,再加上视线旋转角速度的积分修正项,制导火箭弹道将会比较平直,从而降低制导火箭的横向机动过载要求。

文献[10]提出,为了提高制导精度,减少制导火箭需用过载,必须限制视线旋转角速率,确保 最小。PID型比例导引是根据广义视线角误差 在整个飞行段最小得到的。扩展PID型比例导引律是通过引入 项来改善因大机动目标影响的制导精度,作用效果显著。但 的引入相当于引入了一级比例微分校正,微分的后果会使系统对噪声(如接收机噪声、起伏噪声等)的抑制能力降低。在实际应用时需采用卡尔曼滤波器来估计出 值。还要引入一个与 积分成比例的修正项。该信号事实上是一种追踪法信号,从而对大的初始偏差有较好的修正能力,而且有助于抑制噪声。

 2.5 变结构比例导引

在制导火箭制导与控制中,因弹体气动系数的变化和目标机动及外界风干扰等因素的影响,制导火箭系统动态特性具有非线性和高度不确定性的特点。变结构控制理论的日臻成熟为其提供了一条有效的解决途径。

S.D.Brierley等人最早将变结构理论应用于制导火箭制导。在经典的PN基础上,加入了一个开关,从而实现了在目标作有界机动时,确保视线角速度的零化,使制导火箭在飞行中后段呈现出平行接近法的特性,从而极大地改善了制导特性[11]。

K.Ravindra Babu将目标机动视为一类有界扰动,利用变结构控制理论推导出对目标高度机动具有强鲁棒性的制导律SBPN (Switched Bias Proportional Navigation)。SBPN具有一个开关偏置项和时变制导增益,其突出优点是只需知道目标加速度的界限即可[12]。

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