一、基本信息：

单位：北京航空航天大学

期刊：Aeronautical Journal

影响因子：1.4

二、论文内容简介

针对严格输入约束以及推力器故障条件下多导弹协同拦截机动目标的问题，提出了一种三维鲁棒非线性时空协同制导律。利用有限时间收敛理论设计了分布式非线性滑模制导律，保证系统在有限时间内收敛，收敛时间上限与系统初始状态有关，采用非线性滑模面解决了初始阶段制导指令过大的问题。同时，考虑推力器故障，进一步设计了鲁棒协同制导律，通过重构制导律确保任务的可靠完成。基于李雅普诺夫理论证明了闭环系统的稳定性，分析了超参数对协同制导律的影响。数值仿真与硬件在环实验结果证明了所提算法在处理严格输入饱和约束和各种扰动时的有效性和鲁棒性。

三、研究背景

多枚导弹从不同方向同时到达目标区域能够显著增加突防概率并提升打击效果。由于多导弹协同作战时间窗口较短，为了提升制导律的收敛速度，学者们提出了有限时间收敛制导律、固定时间收敛制导律以及预定时间收敛制导律等。但是这些协同制导律普遍存在制导初期制导指令过大的问题，使系统长时间处于饱和状态，降低了系统的抗干扰能力。

此外，在复杂的战场环境下，如果协同系统中的某些导弹发生故障，故障信号会通过通讯网络传播，造成协同任务失败。因此，考虑导弹故障情况，实现多导弹的可靠协同制导，对提高协同系统的可靠性至关重要。

 四、创新内容与工程应用价值

针对多导弹时空协同打击过程中，可用时间短导致的对一致性算法收敛快速性要求高，制导初期指令过大以及个体故障会通过通讯网络在协同系统中传播的问题，提出了三维可靠非线性时空协同制导律。基于有限时间滑模制导律，设计了非线性滑模面，有效解决了制导初始阶段指令过大且长时间处于饱和状态的问题。

仿真结果表明，在相同收敛速度和制导精度条件下，所提非线性滑模制导律的指令上限仅为线性滑模制导律的33%，且指令饱和时间显著缩短。进一步构建了可靠非线性时空协同制导律。通过将完全分布式协同制导律切换为“领导者-跟随者”融合式制导律，确保协同系统在某一导弹发生故障时仍能高效运行。结果表明所提制导律能够显著降低对控制资源的需求，有效应对导弹推力器故障问题，具有较强的自适应性和工程实用性。

五、基于灵思创奇设备应用价值

在实际飞行测试之前，开展硬件在环仿真试验是发现潜在问题的有效手段。硬件在环试验能够在实际硬件上验证飞行器的制导控制系统，通过将传感器、执行器等硬件组件与飞控计算机连接，进一步评估制导控制系统的性能是否满足设计要求。此外，通过将数学模型与实际硬件集成，可以对比硬件运行结果与数值仿真结果的一致性，从而识别数值模型的偏差或不足。

硬件在环仿真试验结果表明，该算法具有较强的鲁棒性，能够在实际硬件环境中保持良好的性能，即使面对硬件系统中可能存在的系统误差和延迟，仍能实现预期结果。此外，算法的设计满足计算实时性要求，计算负载较低，适合在实际硬件平台上运行。