假設以下的仿真環境:
(1)綜合風速UZ方向在水平面內,且為常矢;
(2)重力加速度為9.8 m/s2,無阻尼;
(3)彈翼可產生的最大調控加速度max a(t)(max a(t)=maxax(t)+maxay(t))隨下落高度增加,且不考慮彈翼產生的加速度a(t)在鉛垂方向的分量;
(4)高度H為7 075.4 m(即下落時間T為38 s),按每0.25 s落下距離△h劃分高度空間為N=152層;
(5)轟炸方式為水平轟炸;
(6)控制過程不考慮時延;
(7)彈體運動為質點運動。
3.2 炸彈運動方程的分析
根據文獻[9,10],水平轟炸的俯視圖,如圖1所示。
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(oyxz)H:飛機航向坐標系;Of:飛機投彈點;Om:地面目標;A:無需調控,可直接命中彈D0在t時刻的坐標位置;A:需調控,方可命中彈D1在t時刻的坐標位置;B:需調控,方可命中彈D1在t-1時刻的坐標位置。
無需調控,可直接命中彈D0參數:Vx0:投彈點飛機空速;Uz0:投彈D0時的綜合風速;ε0:Vx0與Uz0的夾角;Xh(t):t時刻彈在xH方向的坐標位置;Yh(t):t時刻彈在yH方向的坐標位置。
需調控,方可命中彈D1參數:Vx1:投彈點飛機空速;Uz1:投彈D1時的綜合風速;ε1:Vx1與Uz1的夾角;Axe(t):t時刻和t-1時刻彈在xH方向的位移差;Aye(t):t時刻和t-1時刻彈在yH方向的位移差;Exh(t):t時刻彈與目標Om的距離在xH方向的分量;Eyh(t):t時刻彈與目標Om的距離在yH方向的分量;Vxh(t):t時刻彈的速度在xH方向的分量;Vyh(t):t時刻彈的速度在yH方向的分量。Axe(t):t時刻彈D1和彈D0的位移差在xH方向的分量;Aye(t):f時刻彈D1和彈D0的位移差在yH方向的分量。在仿真環境中,推導出彈D1在t時刻的運動方程
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其中,Vax(t)為xH方向上t-1時刻加速度在時刻生成速度,Vay(t)為yH方向上t-1時刻加速度在t時刻生成速度。
3.3 制導炸彈智能控制系統的建立
根據彈道運動方程,x與y方向的控制相互獨立(a(t)=ax(t)+ay(t)),所以對空間每一層建立兩個非單點模糊子系統(NSFISix和NSFISiy):NSFISix調控導彈在x方向的運動軌跡,輸入為Exh(t)、Axe(t)、Vxh(t),輸出為ax(t);NSFISiy調控導彈在y方向的運動軌跡,輸入為Eyh(t)、Aye(t)、Vyh(t),輸出為ay(t)。充分搜集每一層的訓練數據,利用文中提出的學習算法調整好NSFISix和NSFISiy的內部參數,就構成了基于NSFIS的制導炸彈智能控制系統,其概略流程圖,如圖2所示。
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