Matlab制导炮弹末段比例导引仿真设计(4)

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比例导引法是目前研究最为广泛，在实际工程中应用最多的导引律。比例导引法指导弹在接近目标的过程中，导弹的速度矢量的旋转角速度与目标视线的旋转角速度成比例的一种导引方法，它是介于追踪法和平行接近法之间的一种导引方法，其弹道特性也介于追踪法和比例导引法之间[6-9]。它可用于自动瞄准制导，也可用于遥控制导。与平行接近法相比，比例导引法对瞄准发射时的初始条件要求不严，在技术上实施较容易。与遥控导引相比，遥控导引只适合拦截低空、低速目标，且只适合于初制导，而比例导引法导引精度高，飞行弹道较平直，可快速拦截目标，能全向攻击，广泛用于末段制导。基于以上特点比例导引律目前广泛用于自动寻的精确制导武器上，特别广泛地应用于空—空、地—空等自动寻的制导导弹。由于比例导引律简单实用，许多学者对比例导引法的进一步研究，提出了很多形式的比例导引法。纯比例导引，导弹指令加速度方向垂直于导弹的速度方向，其大小和导弹目标视线旋转角速度成正比，其定性研究由Guelman和Becker完成的；理想比例导引，导弹指令加速度垂直于弹目相对速度矢量且其大小正比于目标视线角速率和相对速度的乘积，使相对速度方向与视线角一致；真比例导引，导弹指令加速度被加在垂直于导弹目标视线方向上，Yuan和Chern推导出指令加速度中使用变化的闭环速率的真比例导引完善的解析解；这种比例导引律是以导弹和目标的速度均为常值，且目标不机动为前提而得到的最优制导律；广义比例导引，其指令加速度方向在和视线的法向有一个固定偏角的方向上[10]。

在对比例导引律修正改进的研究中，学者们提出了多种改进方式。例如扩展PID型比例导引律，它是基于扩展比例导引基础上发展起来的一种最优导引规律，它不仅考虑导弹相对于视线垂直方向的影响，对视线角加速度的微分项进行修正；还考虑导弹横向过载的限制，再加上视线旋转角速度的积分修正项，从而降低导弹的横向机动过载要求，以提高导弹的制导精度[11]。文献[12]基于多点估计法对比例导引律进行了改进，在经典的比例导引方程中引入视线角速度的预测项，即视线角加速度项，并采用广义卡尔曼滤波多步估计算法来消除导弹在遭遇点附近的法向过载跳动。文献[13]对拦截弹的导引规律研究与仿真时，提出了在经典的比例导引律中加入目标运动状态估计算法，这种改进的比例导引规律降低了导引头的硬件要求。文献[14]研究了空间拦截修正比例导引律，研究者基于追踪法和比例导引法，提出了一种新的空间拦截末制导律，通过调整两种导引法的系数来决定其在空间拦截末制导律中的权重。

比例导引律广泛应用于制导炮弹的制导控制。激光半主动比例导引律以抗干扰能力强、制导精度高、结构简单且易于实现被广泛应用于战术导弹和制导弹药的制导方案中[15]。美国的“铜斑蛇”和俄罗斯的“红土地”末制导炮弹均采用此制导方式。在制导炮弹中，采用激光末制导炮弹均采用发射后锁定的比例导引律，当末制导炮弹飞行至距离目标约两三千米处时，激光目标指示器开始照射目标，激光半主动导引头的光电探测器捕获到指示器照射目标反射的激光光斑信号，弹上制导控制系统以比例导引律控制炮弹运动，直到命中目标。图1.1为典型的采用激光半主动导引头的比例导引制导回路原理框图，比例导引律通过导引头测量弹目视线角速度代替测量弹目视线角，利用指令形成装置将其转换为制导指令传递给弹上控制系统，最终控制导弹运动。