基于微分对策的高超声速飞行器三方博弈对抗方法研究

【作者】 李智； 陈雷； 汪大鹏； 张鹏； 梁海朝；

【机构】 中山大学航空航天学院； 中国运载火箭技术研究院； 北京长征飞行器研究所；

【摘要】 研究了大气层内具有主动防御能力的高超声速飞行器与拦截弹的多方博弈对抗问题。博弈场景中包括高超声速飞行器、主动防御飞行器和拦截飞行器三类角色,基于线性二次型微分对策理论,同时考虑飞行器指令震颤、控制输出饱和以及燃料消耗等问题,提出了一种大气层内三方博弈制导方法。首先利用系统降阶方法将系统闭环模型转化为黎卡提微分方程的形式,通过求解黎卡提微分方程得到博弈制导策略的解析表达形式。之后基于极大极小值原理,证明了所提出的制导策略满足鞍点条件,从数学上分析了所提出制导策略的最优性。最后考虑高速飞行气动环境影响与重力影响,基于高超声速飞行器三自由度非线性动力学模型进行数值模拟,对所提出方法的有效性进行验证。结果表明,所提出的最优博弈对抗方法能够实现高超声速飞行器的成功突防,且与传统标准微分对策相比,该制导策略能有效减少博弈过程中飞行器的能量消耗并避免控制指令饱和与指令震颤的问题,具有一定的工程应用价值。更多还原