恭喜杭州电子科技大学方峰获国家专利权
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龙图腾网恭喜杭州电子科技大学申请的专利兼顾可观测性和反拦截精度的主动防御协同突防制导方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116795136B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310757678.3,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权兼顾可观测性和反拦截精度的主动防御协同突防制导方法是由方峰;朱奕超;王昌平;李文韬;彭冬亮设计研发完成,并于2023-06-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本兼顾可观测性和反拦截精度的主动防御协同突防制导方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种兼顾可观测性和反拦截精度的主动防御协同突防制导方法。本发明首先建立主动防御非线性运动学模型;构建了兼顾目标可探测性和突防制导精度的滑模状态变量和滑模面;通过引入双幂次趋近律和带状态反馈的指数型趋近律,设计了单向协同滑模制导律;构建加速度目标函数,将双向协同问题转化为最小化目标弹‑防御弹的加速度优化问题,考虑削弱由来袭拦截弹未知机动引起的滑模抖振问题,设计了一个扩张状态观测器,对来袭拦截弹的加速度信息进行实时估计,削弱滑模抖振现象。
本发明授权兼顾可观测性和反拦截精度的主动防御协同突防制导方法在权利要求书中公布了:1.兼顾可观测性和反拦截精度的主动防御协同突防制导方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、主动防御非线性运动学建模构建由目标弹、防御弹和来袭拦截弹组成的主动防御非线性运动学模型;步骤2、滑模状态变量以及滑模面构建设计满足可观测性和反拦截精度要求的滑模状态变量x1和x2,其中x1为目标弹-拦截弹之间的视线角差值与期望值之间的偏差和防御弹-拦截弹之间的视线角差值与期望值之间的偏差,x2表示目标弹-拦截弹之间视线角差值的导数和防御弹-拦截弹之间视线角差值的导数;然后求出滑模状态变量的一阶动态方程和表达式,构建兼顾目标可探测性和突防制导精度的滑模面s;步骤3、目标弹-防御弹单向协同滑模制导律设计考虑目标弹-防御弹单向协同配合模式下,为了满足不同场景下的制导需求,分别应用双幂次趋近律和带状态反馈的指数型趋近律进行制导律设计;为了确保滑模控制系统有限时间收敛,引入双幂次趋近律,并根据步骤2中的滑模面设计出双幂次趋近下目标弹-防御弹单向协同滑模制导律G1;为了削弱滑模抖振现象,基于带状态反馈的指数型趋近律,并根据步骤2中的滑模面设计出带状态反馈的指数型趋近下目标弹-防御弹单向协同滑模制导律G2;步骤4、目标弹-防御弹双向协同滑模制导律设计目标弹-防御弹双向协同配合模式,能够降低防御弹打击拦截弹的所需过载,防止防御弹加速度长时间处于饱和状态导致反拦截失败;将目标弹和防御弹的复合控制律视为u,并构建目标弹-防御弹加速度加权和的目标函数J,将u带入目标函数J中,此双向协同问题表述为最小化目标弹-防御弹的加速度的优化问题;当趋近律为双幂次趋近律时,设计出双幂次趋近律下目标弹-防御弹双向协同滑模制导律G3;趋近律为带状态反馈的指数型趋近律时,设计出带状态反馈的指数型趋近律下目标弹-防御弹双向协同滑模制导律G4;步骤5、基于扩张状态观测器的主动防御滑模制导律设计实际情况下,来袭拦截弹的加速度aM通常是未知的,引入扩张状态观测器来对来袭拦截弹加速度相关扰动项d进行实时估计;根据滑模系统状态变量的导数构造一个扩张状态观测器,表示视线角差值与期望值之间偏差的导数;得到x1和d的扰动估计值,由此设计出基于扩张状态观测器的主动防御滑模协同制导律;设计的扩张状态观测器,具体为:首先将D1=RDMcosγM-θTM-RTMcosγM-θDMaM设为增广状态,根据滑模状态变量的一阶动态方程构造如下一个扩张状态观测器为 式中ΨDT=ΦDT-Φf,z1和e分别表示的估计值和估计误差,z2为D1的估计值,β1和β2为观测增益,γj,aj各导弹的航向角和加速度,T,D,M分别表示目标弹、防御弹和来袭拦截弹,RDM,RTM和θDM,θTM分别表示防御弹-拦截弹和目标弹-拦截弹之间的相对距离和视线角,ΦDT为目标弹-拦截弹、防御弹-拦截弹视线角偏差值,Φf为期望的视线角偏差,fal函数的定义为 其中,0τ1,0δ1;由此,系统扰动d的估计值描述为 将扰动估计值分别带入目标弹-防御弹单向协同滑模制导律G2和目标弹-防御弹双向协同滑模制导律G4中,即可得到基于扩张状态观测器的单向双向协同主动防御滑模制导律。
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