北京航空航天大学杭州创新研究院余翔获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学杭州创新研究院申请的专利一种高超声速飞行器的抗干扰突防博弈控制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:CN118859967B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30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:202411075381.X,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权一种高超声速飞行器的抗干扰突防博弈控制方法是由余翔;张泽君;王恩美;郭雷;仇萌琦;陈泽帅设计研发完成,并于2024-08-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高超声速飞行器的抗干扰突防博弈控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种高超声速飞行器的抗干扰突防博弈控制方法,属于航空航天领域。首先,建立高超声速飞行器突防博弈模型和测量误差干扰模型;其次,设计干扰观测器,对突防博弈模型中的测量误差干扰进行实时估计与补偿;然后,设计微分对策三维制导律,实现高超声速飞行器机动规避;最后,结合微分对策制导律与抗干扰控制律,通过合理选取观测器和控制器参数,保证闭环系统的稳定性。本发明基于微分对策和干扰观测器设计了抗干扰突防博弈控制算法,在攻防双方最优策略下通过主动机动实现测量误差干扰下的智能突防,提升了高超声速飞行器的抗干扰能力和突防效能。
本发明授权一种高超声速飞行器的抗干扰突防博弈控制方法在权利要求书中公布了:1.一种高超声速飞行器的抗干扰突防博弈控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 第一步,根据高超声速飞行器的运动学和动力学模型,建立突防弹和拦截弹的相对运动学模型,在此基础上求解突防博弈模型,并完成测量误差的数学表征与建模; 第二步,根据测量误差干扰的上界,设计自适应干扰观测器和抗干扰控制律,保证干扰的实时估计和补偿; 第三步,根据突防博弈模型,设计微分对策制导律,得到攻防博弈双方的纳什均衡解; 第四步,根据自适应动态规划和评价神经网络,估计最优代价函数,基于干扰观测器求解得到抗干扰突防博弈策略; 所述第一步包括: 高超声速飞行器动力学模型如下: 1其中,上标表示变量的导数,,和表示高超声速飞行器的水平面二维坐标和高度;,和表示飞行器的速度、航迹角和航向角;表示重力加速度,且满足,其中表示海平面处的重力加速度,表示地球半径;表示倾侧角;和表示高超声速飞行器所受到的升力和阻力,具体表达式如下: 2其中,表示大气密度,满足,为海平面处的大气密度,为标准高度; 表示滑翔式高超声速飞行器的参考特征面积;和表示升力和阻力系数,定义右下角标为突防弹的相关变量,右下角标为拦截弹的相关变量,定义突防弹与拦截弹在三维空间内的相对距离为,侧向视线角为,纵向视线角为,根据攻防双方飞行器的几何关系,得到突防弹和拦截弹的速度在视线坐标中的投影为: 3其中,分别表示突防弹在视线坐标中轴方向上的速度、轴方向上的速度和纵轴方向上的速度,分别表示拦截弹在视线坐标中轴方向上的速度、轴方向上的速度和纵轴方向上的速度,为转换矩阵具体表示如下: 4考虑测量误差干扰如下: 5其中,分别表示突防弹与拦截弹的相对距离、纵向视线角和侧向视线角; 表示大于0的测量误差系数,测量误差干扰下的突防弹和拦截弹的相对运动关系表示为: 6引入零控脱靶量,即突防弹和拦截弹不再施加控制时的最小偏差距离,其数学表达式定义如下: 7其中,表示沿视线方向的相对速度;表示纵向视线角速率,在的前提条件下,只要控制纵向视线角速率收敛为0,即能够在纵向平面内拦截目标,因此,在纵向平面内,选择视线角速率作为博弈模型的状态量,则测量误差干扰下的纵向视线角速率模型表示为: 8其中,表示测量误差干扰;突防弹虚拟控制器和拦截弹虚拟控制器为: 9其中,分别表示拦截弹和突防弹的升力;分别表示拦截弹和突防弹的倾侧角;分别表示拦截弹和突防弹的质量;分别表示拦截弹和突防弹的重力加速度;分别表示拦截弹和突防弹的航迹角;表达式如下: ; 在式8中,,其中表示微分对策制导律,表示用于补偿测量误差干扰的控制律。
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