一种滑翔飞行器的制导方法

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一种滑翔飞行器的制导方法
申请号	CN201610331567.6	申请日	2016-05-18	公开(公告)号	CN106020229A	公开(公告)日	2016-10-12
申请人	北京航天自动控制研究所;			发明人	马卫华; 黄万伟; 祁振强; 杨业; 包为民; 徐国强; 郭涛; 梁禄扬; 吴浩; 刘毅;
摘要	本发明提供一种滑翔飞行器的制导方法，用于解决如何确保滑翔飞行器在具备超强机动能力的前提下，不超越横向走廊边界的问题。所述方法适用于滑翔飞行器有横侧向边界走廊约束的飞行段，具体为根据飞行器距离横侧向走廊左右边界的距离产生附加侧向力，实现边界势能控制，确保满足滑翔飞行的横向约束要求。本发明针对滑翔飞行器横向轨迹控制问题，根据位置信息等快速生成附加侧向力，控制飞行器满足横向走廊约束条件，确保不超越横向边界，即使存在较大干扰和不确定条件，也能够确保飞行器严格满足飞行边界条件。
权利要求	1.一种滑翔飞行器的制导方法，其特征在于，所述方法包括：在所述滑翔飞行器的横侧向边界走廊约束飞行段，根据滑翔飞行器的位置信息生成附加侧向力，通过所述附加侧向力满足所述滑翔飞行器的横侧向边界走廊约束条件。 2.根据权利要求1所述的制导方法，其特征在于，所述滑翔飞行器的位置信息进一步为所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊左右边界的距离。 3.根据权利要求2所述的制导方法，其特征在于，所述根据滑翔飞行器的位置信息生成附加侧向力，包括如下步骤：步骤S1，计算所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊左边界的左距离；步骤S2，利用所述左距离，以抛物线方案为附加侧向力规则，分阶段生成左侧附加侧向力；步骤S3，计算所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊右边界的右距离；步骤S4，利用所述右距离，以抛物线方案为附加侧向力规则，分阶段生成右侧附加侧向力；步骤S5，将所述左侧附加侧向力与所述右侧附加侧向力求和，为附加侧向力。 4.根据权利要求3所述的制导方法，其特征在于，所述计算所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊左边界的左距离，进一步为：飞行器距离走廊左边界距离： dZ1＝Zleft+ΔZc-Z其中， Z为飞行器在横向走廊中的位置； Zleft为左边边界值； Zright为右边界值； ΔZc>0，为预留距离。 5.根据权利要求4所述的制导方法，其特征在于，所述分阶段生成左侧附加侧向力，进一步为：当dZ1大于零时，产生附加的侧向推力Fzce1，附加侧向推力Fzce1为：其中，K0＝0， Kf为设计参数。 6.根据权利要求3至5任一项所述的制导方法，其特征在于，所述计算所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊右边界的右距离，进一步为：飞行器距离走廊左边界距离： dZ2＝Z-(Zright-ΔZc)其中， Z为飞行器在横向走廊中的位置； Zleft为左边边界值； Zright为右边界值； ΔZc>0，为预留距离。 7.根据权利要求6所述的制导方法，其特征在于，所述分阶段生成右侧附加侧向力，进一步为：当dZ2大于零时，产生附加的侧向推力Fzce2，附加侧向推力Fzce2为：其中，K0＝0， Kf为设计参数。 8.根据权利要求7所述的制导方法，其特征在于，所述附加侧向力Fnz为：Fnz＝Fzce1+Fzce2 9.根据权利要求8所述的制导方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述附加侧向力应用于边界势能控制，通过对边界势能的控制满足所述滑翔飞行器的横侧向边界走廊约束条件。
说明书全文	一种滑翔飞行器的制导方法技术领域 [0001] 本发明属于升力式飞行器技术领域，具体涉及一种滑翔飞行器的制导方法。背景技术 [0002] 滑翔飞行器是一种升力式飞行器，区别于动力式飞行器，滑翔飞行器通常情况下无动力装置，借助于外力拖拽或高度损失获得飞行动力。在升气流下，滑翔飞行器可实现平飞或升高；在无风的情况下，依靠自身的重力分量获得前行动力，以损失高度的方式实现无动力滑行。 [0003] 滑翔飞行器采用面对称体结构，在横向走廊边界范围内飞行，无法采用STT方式进行能量消耗，仅能够通过S型飞行进行速度管理。因此，滑翔飞行器的侧向制导一般采用倾侧角来回翻转的制导方式，通过调整倾侧角度的大小进行速度管理，进行速度控制；通过对翻转时机的有效控制，满足侧向边界条件，同时具备机动能力，最终实现飞行任务。 [0004] 现有技术中，如何确保滑翔飞行器有具备超强机动能力的前提下，不超越横向走廊边界，尚未有完善的解决方案。发明内容 [0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种滑翔飞行器的制导方法，根据飞行器距离左右边界的距离产生附加侧向力，实现边界势能控制，满足滑翔飞行器横侧向走廊的边界约束，确保飞行器严格满足飞行边界条件，安全飞行。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种滑翔飞行器的制导方法，[0007] 这里是权利要求的重复，待权利要求确定后进行完善。 [0008] 本发明的上述技术方案的有益效果如下： [0009] 本发明所提供的滑翔飞行器的制导方法，适用于滑翔飞行器有横侧向边界走廊约束的飞行段，根据飞行器距离横侧向走廊左右边界的距离产生附加侧向力，实现边界势能控制，确保满足滑翔飞行的横向约束要求。本发明针对滑翔飞行器横向轨迹控制问题，根据位置信息等快速生成附加侧向力，控制飞行器满足横向走廊约束条件，确保不超越横向边界，即使存在较大干扰和不确定条件，也能够确保飞行器严格满足飞行边界条件。附图说明 [0010] 图1为本发明第二实施例的滑翔飞行器的横侧向走廊的侧向力示意图； [0011] 图2为本发明第二实施例的滑翔飞行器的制导方法流程示意图； [0012] 图3为本发明第二实施例的滑翔飞行器的横侧向走廊的附加侧向力的曲线示意图。具体实施方式 [0013] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。 [0014] 本发明针对现有的如何确保滑翔飞行器在具备超强机动能力的前提下，不超越横向走廊边界的问题，提供一种滑翔飞行器的制导方法，根据飞行器距离左右边界的距离产生附加侧向力，实现边界势能控制，满足滑翔飞行器横侧向走廊的边界约束，确保飞行器严格满足飞行边界条件，安全飞行。 [0015] 下面结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。 [0016] 第一实施例 [0017] 本实施例所提供的一种滑翔飞行器的制导方法，包括：在所述滑翔飞行器的横侧向边界走廊约束飞行段，根据滑翔飞行器的位置信息生成附加侧向力，通过所述附加侧向力满足所述滑翔飞行器的横侧向边界走廊约束条件。 [0018] 本实施例中的所述位置信息，可以是所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊左右边界的距离。根据所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊左右边界的距离，通过设定的规则，生成附加侧向力，并通过将所述附加侧向力应用于边界势能的控制，从而进一步控制滑翔飞行器的侧向制导，指导滑翔飞行器的倾侧角翻转角度，满足滑翔飞行器横侧向走廊的边界约束，确保飞行器严格满足飞行边界条件，安全飞行。 [0019] 第二实施例 [0020] 对于滑翔类飞行器，侧向制导一般采用倾侧角翻转的制导方法控制，在侧向机动到达边界线时，需要将飞行器拉回，以确保满足飞行走廊约束条件。图1为本实施例滑翔飞行器的横侧向走廊的侧向力示意图。在此种飞行模式下，由于速度反向时的惯性作用，飞行器可能会出现超越边界的情况，因此，本实施例通过位置信息产生附加的侧向力，以确保横向速度能够快速反向。 [0021] 图2为本发明第二实施例的滑翔飞行器的制导方法流程示意图。 [0022] 如图2所示，本实施例的滑翔飞行器的制导方法，包括如下步骤： [0023] 步骤S1，计算所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊左边界的左距离。 [0024] 本步骤中，所述计算所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊左边界的左距离，进一步为： [0025] 飞行器距离走廊左边界距离： [0026] dZ1＝Zleft+DZc-Z [0027] 其中， [0028] Z为飞行器在横向走廊中的位置； [0029] Zleft为左边边界值； [0030] Zright为右边界值； [0031] DZc>0，为预留距离。 [0032] 步骤S2，利用所述左距离，以抛物线方案为附加侧向力规则，分阶段生成左侧附加侧向力。 [0033] 本步骤中，所述分阶段生成左侧附加侧向力，进一步为： [0034] 当dZ1大于零时，产生附加的侧向推力Fzce1，附加侧向推力Fzce1为： [0035] [0036] 其中，K0＝0， Kf为设计参数。 [0037] 步骤S3，计算所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊右边界的右距离。 [0038] 本步骤中，所述计算所述滑翔飞行器距离横侧向边界走廊右边界的右距离，进一步为： [0039] 飞行器距离走廊左边界距离： [0040] dZ2＝Z-(Zright-DZc) [0041] 其中， [0042] Z为飞行器在横向走廊中的位置； [0043] Zleft为左边边界值； [0044] Zright为右边界值； [0045] DZc>0，为预留距离。 [0046] 步骤S4，利用所述右距离，以抛物线方案为附加侧向力规则，分阶段生成右侧附加侧向力。 [0047] 本步骤中，所述分阶段生成右侧附加侧向力，进一步为： [0048] 当dZ2大于零时，产生附加的侧向推力Fzce2，附加侧向推力Fzce2为： [0049] [0050] 其中，K0＝0， Kf为设计参数。 [0051] 步骤S5，将所述左侧附加侧向力与所述右侧附加侧向力求和，为附加侧向力。 [0052] 相应的，本步骤中所述附加侧向力Fnz为： [0053] Fnz＝Fzce1+Fzce2。 [0054] 所述滑翔飞行器的制导方法还包括： [0055] 将所述附加侧向力应用于边界势能控制，通过对边界势能的控制满足所述滑翔飞行器的横侧向边界走廊约束条件。图3为本发明第二实施例的滑翔飞行器的横侧向走廊的附加侧向力的曲线示意图。 [0056] 本实施例所提供的滑翔飞行器的制导方法，适用于滑翔飞行器有横侧向边界走廊约束的飞行段，根据飞行器距离横侧向走廊左右边界的距离产生附加侧向力，实现边界势能控制，确保满足滑翔飞行的横向约束要求。本发明针对滑翔飞行器横向轨迹控制问题，根据位置信息等快速生成附加侧向力，控制飞行器满足横向走廊约束条件，确保不超越横向边界，即使存在较大干扰和不确定条件，也能够确保飞行器严格满足飞行边界条件。 [0057] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。