首页 . 工学 . 控制科学与工程 . 制导 . 导引律 . 现代导引律

微分对策制导律

/differential game guidance law/
条目作者侯明善

侯明善

最后更新 2023-09-16
浏览 149
最后更新 2023-09-16
浏览 149
0 意见反馈 条目引用

制导问题本身是一种追逐ᅳ逃逸问题。在解决追逐-逃逸问题中如果同时考虑了逃逸者的逃逸策略,则追逐-逃逸问题实质上是追逐-逃逸对策问题。按照追逐—逃逸对策问题中的追逐-逃逸微分方程约束模型获得的追逐者的制导策略称为微分对策制导律。按照对策论处理制导问题时得到追逐者的制导策略称为对策制导律。

英文名称
differential game guidance law
所属学科
控制科学与工程

对策论包括三个方面的基本要素:对策主体、策略和得益。对策主体最少包括两个,对策问题的解指所有对策主体要使用的策略,按照这种策略能够实现使对策主体都满意的均衡状态。换句话说,对策主体使用各自的策略均能够保证本身的得益(如性能指标)达到最大或最优。对策论的平衡点称为鞍点。如果对策主体的运动模型为微分方程,则将对策问题称为微分对策。

根据最优控制方法(如LQR控制,LQG控制)求解得到的最优制导律总是假定目标机动方式是已知的,因此最优制导律也仅仅是在已知目标机动方式已知情况下是最优的,是一种单边最优策略。微分对策制导由于同时考虑了目标的最优机动问题,从原理上能够保证设计的制导律对任意目标机动具有最优性,但微分对策制导问题的求解难度也很大。

微分对策制导问题的一般描述。设拦截系统动力学模型为:



(1)

式中为拦截系统的状态变量;为导弹的机动控制变量;为目标的机动控制变量。对策问题的目标函数为:



(2)

微分对策制导问题描述:设计最优控制策略使下面的鞍点条件成立:



(3)

式中

可以看到,微分对策制导问题实质上是最优控制问题,最优策略应满足下面的哈密顿-雅可比-贝尔曼-埃萨克斯方程:



(4)

对策问题的鞍点求解十分困难,通常将其化为双边最优控制问题进行处理。双边最优控制的哈密顿函数为:



(5)

这样对策问题的鞍点求解问题就化为函数的鞍点求解问题,即选择最优策略满足:


例子1:平面惯性坐标系拦截问题的拦截微分对策制导。

在平面惯性直角坐标系,导弹和目标的运动方程为:



(6)


式中分别为沿坐标轴方向,坐标轴方向弹目的相对位置;为分别沿坐标轴方向和坐标轴方向弹目的相对速度;分别为导弹沿坐标轴方向和坐标轴方向的控制加速度;分别为目标沿坐标轴方向和坐标轴方向的控制加速度。彼此不相关。

如果取对策制导问题的指标函数为:



(7)

式中为终端脱靶量权重;分别为导弹和目标的控制量加权系数。则微分对策制导律和目标最优逃逸策略为:



(8)

式中为剩余飞行时间,如果记为命中点时刻,为导弹拦截初始时刻,则

按照线性运动学模型和视线角速度关系,这种形式的微分对策制导律等价于变导航比的比例导引,导航比满足:



(9)

当要求脱靶量最小时有,则:



(10)

考虑到:



(11)

这样脱靶量最小时导航比、导弹的最优控制加速度和目标的最优逃逸加速度之间满足关系:



(12)

例子2:如果在例子1中令,且有:



(13)

指标函数为:



(14)

则微分对策制导律和目标最优逃逸策略为:



(15)

其中:


制导律优化参数应满足条件:



(16)

定义。当要求脱靶量极小时,对应比例导引项的导航比满足和弹目加速度比满足:



(17)


相关条目

阅读历史

    意见反馈

    提 交

    感谢您的反馈

    我们会尽快处理您的反馈!
    您可以进入个人中心的反馈栏目查看反馈详情。
    谢谢!