导弹比例导引Matlab编程
爱情故事大全-浙江省吴兴高级中学
导弹比例导引Matlab编程
一、 比例导引
比例制导律产生加速度指令
,方向垂直于目标线的瞬时方向。和目标线方向角变化率、
导弹和目标接近速度成正比。可用一下方程表
示
'
&
n
C
NV
C
(1)
n
C
为控制加速度;
N
'
是无量纲设计参数,称为
有效制导系数,通常取为3-5;
V
C
为导弹-
&
目标接近速度;<
br>
为目标线方向角变化率。
二、 运动方程的建立
为更方便的理解比例制导
,我们将运动方程限制在二维剖面内,采用惯性坐标系,忽略
地球曲率的影响。在并且假设导弹和目标为
质点,忽略重力作用和空气阻力。
上图中,
V
M
、
V
T
分别为导弹和目标的速度;
n
T
为目标的加速度,方向垂直于目标速
度矢量。
为目标
线与水平参考线的夹角;
为目标速度矢量与水平参考线的夹角。
R
TM为
目标-导弹相隔距离。
L
为相撞角,即当导弹速度矢量与目标线夹角为此值时,
导弹和目标
保持当前速度飞行,将恰好相撞。
HE
为方向误差,表示导弹初始飞行方向
与相撞角的偏差。
关于目标线的运动方程:
关于目标的运动方程:
R
TM1
R
T1
R
M1
R
TM2
R
T2
R
M2
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
R
TM
R<
br>TM1
2
R
TM2
2
V
TM1
V
T1
V
M1
V
TM2
V
T2
V
M2
&
(R
TM1
V
TM1
R
TM2
V
T
M2
)
V
C
R
TM
R
TM
(7)
&
V
R
T1T1
&
V
R
T2T2
(8)
(9)
关于导弹的运动方程
&
a
V
T1T1
&
a
V
T2T2
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
V
T1
V
T
cos
V
T2
V
T
sin
a
T1
n
T
sin
a
T2
n
T
cos
&
n
T
V
T
(16)
&
V
R
M1M1
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
&
V
R
M2M2
&
a
V
M1M1
&
a
V
M2M2
a
M1
n
C
sin
a
M2
n
C
cos
tan
1
&
R
TM2
R
TM1
(23)
R
TM1
V
TM2
R
TM2
V
TM1
2
R
TM
V
T
sin(
)
V
M
(24)
Lsin
1
(25)
三、 Matlab仿真
V
M1
(0)V
M
cos(LHE
)
V
M2
(0)V<
br>M
sin(LHE
)
(26)
(27)
对初始航向角偏差-20度、目标存在3g机动、初始航向角偏差-10度,目标存在1g机
动三种情况进行了仿真,有效制导系数取4和5两种值,以验证比例导引的效果。
对于微分方程的求解,采用了二阶龙格-库塔方法。
h
x
K1
x
K
[f(x,t)f(x,th)]
2
(28)
&
其中
h
为时间步长,
x(t)f(x,t)
。
对于
f(x,th)
的求法,以导弹速度为例。假设目前进行到i步,要求
VM1
(i1)
、
V
M2
(i1)
。求解方程为
h
V
M1
(i1)V
M1
(i)[aM1
(i)a
M1
(i1)]
2
(29) 但是,从
a
M1
(i1)n
C
(i1)sin
(i1)
可以看出,在求出
V
M
之前,
a
M1
(i1)
是不
可能求出的。所以,我们将用
a
M1
(i 1)
的欧拉求解值
a
拉法的方程为
所以,需要先求出
R
(0)
M1
、
(0)
M1
(i1)
近似代替a
M1
(i1)
。欧
x
K1
x
K
hf(x,t)
(30)
R
(0)
M2
、
R
(0)
T1
、
R
(0)
T2
、
V
(0)
M1
、
V
(0)
M2
、
V
(0)
T1
、
V
(0)
T2
、
(0)
。接着代 入一下方程
h
V
M1
(i1)V
M1
(i )[a
M1
(i)a
(0)
M1
(i1)]
2
(31)
1、 -20 DEG Heading Error
图1 初始航向角存在偏差仿真运动轨迹
图2 初始航向角存在偏差仿真需用过载曲线
从上图可以 看出,在存在初始航向角偏差的情况下,有效制导系数越大,导弹运动轨迹
越紧促,飞行开始阶段所需的 过载越大。最大需用过载出现在初始阶段,目的是校正初始航
向角。
2、 3G Target Maneuver
图3 目标存在机动仿真运动轨迹
图4 目标存在机动仿真需用过载曲线
可以看出,在目标存在机动情况下,最大需用过载出现在飞行中段。且 有效制导系数为
5时,末端需用过载小于有效制导系数为4的情况。
3、 -10 DEG Heading Error and 1G Target Maneuver
图5
初始航向角存在偏差和目标机动仿真运动轨迹
从上面的仿真结果可以看出,比例导引法适用于多种拦截情况。
四、 Matlab程序