本发明涉及导弹制导与控制一体化，具体为基于随机风险敏感控制的一体化制导控制系统及方法。
背景技术：
1、导弹系统中采用制导控制一体化设计方法(integrated guidance and control，igc)，可以避免因分离制导回路和控制回路设计而导致的复杂设计过程和高昂的设计成本，同时可以提高导弹的飞行性能。其次，导弹在飞行过程中存在输入不确定性，在实际应用中，igc系统的输入结构不确定性往往是由测量误差、执行器故障和模型简化等因素引起的，这些不确定性可能会导致飞行控制系统的运行不稳定。同时，在实际飞行控制系统中，气动系数的摄动也是不可避免的，由于其内在复杂性和耦合性导致如何提高导弹制导和控制的鲁棒性是个较大的问题。另外，在复杂的飞行环境中，导弹不可避免地会受到各种风、热流等随机干扰，一般将其视作噪声，会影响飞行器的制导与姿态控制。综上所述，针对非仿射模型的飞行器在多源干扰和不确定性、随机噪声、不同风险等多重复合条件下的难点有待突破。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制系统及方法，该控制方法具有较好干扰抑制能力并且实现高精度制导控制。
2、本发明是通过以下技术方案来实现：
3、一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法，包括以下步骤：
4、步骤1、建立随机扰动的非线性纵向制导控制一体化模型；
5、步骤2、将制导变量、俯仰角速率和法向加速度作为状态变量，令目标机动的加速度和执行器故障偏差作为干扰，将随机扰动的非线性纵向制导控制一体化模型转化为面向控制的系统模型：
6、步骤3、利用辅助积分系统将面向控制的系统模型扩展为四阶系统，得到制导控制一体化模型；
7、步骤4、根据制导控制一体化模型的跟踪误差，并结合不确定性的最优估计和跟踪误差，并引入风险敏感参数作为制导控制一体化模型的风险指标，结合反步法设计制导控制一体化模型的虚拟控制律以及辅助控制律，根据虚拟控制律以及辅助控制律使制导控制一体化模型的跟踪误差趋于0。
8、优选的，根据导弹和目标的动力学和运动学模型构建制导控制一体化模型，在制导控制一体化模型中引入随机扰动，建立随机扰动的非线性纵向制导控制一体化模型，所述非线性纵向制导控制一体化模型的表达式如下：
9、
10、
11、
12、其中，λ是制导变量，vr和ωλ分别是相对速度沿los的投影和相对角速度垂直于los的投影，atλ是目标相对加速度垂直于los的投影，r和λ分别是沿着视线的距离和沿los与参考线之间的夹角，α,vm,ωz,am,θm分别表示导弹的攻角，速度，俯仰角速率，法向加速度和航迹角，m,i和t分别表示导弹的质量，绕俯仰轴的惯性矩和转换时间率常数，表示空气密度，参考长度和参考面积，ma是马赫数，mz(α,ma,δe)是气动参数。
13、优选的，步骤3所述新的制导控制一体化模型的确定方法如下：
14、采用增加积分法将面向控制的系统模型的三阶系统扩展为四阶系统，构建新的制导控制一体化模型。
15、优选的，所述制导控制一体化模型的表达式如下：
16、dζ1＝[f1(t,ζ1)+g1(t,ζ1,ζ2)+d1(t)+δf1(t,ζ1)]dt+δ1db1
17、dζ2＝[f2(t,ζ1,ζ2)+g2(t,ζ1,ζ2,ζ3)+δf2(t,ζ1,ζ2)]dt+δ2db2
18、dζ3＝[f3(t,ζ1,ζ2,ζ3)+g3(t,ζ1,ζ2,ζ3,u)+d3(t)+δf3(t,ζ1,ζ2,ζ3)]dt+δ3db3
19、
20、其中，ζ1＝λ,ζ2＝am,ζ3＝ωz为制导控制一体化模型的状态变量，δfi,i＝1,2,3是飞行过程中由于传感器检测偏差引起的未知不确定性，表示随机噪声的幅值，是维纳过程，为辅助积分系统，f1,f2,f3分别代替f1(t,ζ1),f2(t,ζ1,ζ2),f3(t,ζ1,ζ2,ζ3)，g1,g2,g3分别代替g1(t,ζ1,ζ2)，g2(t,ζ1,ζ2,ζ3)，g3(t,ζ1,ζ2,ζ3,u)，其定义如下：
21、
22、优选的，所述制导控制一体化模型的虚拟控制律以及辅助控制律的设计方法如下：
23、定义制导控制一体化模型的输出跟踪误差和一阶子系统和二阶子系统的虚拟控制律输出跟踪误差，利用径向基函数神经网络更新迭代得到不确定性的最优估计，对目标机动和执行器偏差干扰进行更新估计得到干扰估计值，并引入风险敏感参数作为制导控制一体化模型的风险指标，基于反步法依次构建制导控制一体化模型三个子系统的虚拟控制律；
24、根据三阶子系统控制输出的跟踪误差，基于反步法得到制导控制一体化模型的辅助控制律。
25、优选的，所述制导控制一体化模型的输出跟踪误差e1(t)，一阶子系统、二阶子系统、三阶子系统的虚拟控制律输出跟踪误差e2(t),e3(t),e4(t)的表达式如下：
26、e1(t)＝ζ1(t)-yd
27、e2(t)＝g1(t)-g1d
28、e3(t)＝g2(t)-g2d
29、e4(t)＝g3(t)-g3d
30、其中，yd为参考信号，gid,i＝1,2,3为制导控制一体化模型各子系统的虚拟控制律gic滤波后的虚拟控制信号。
31、优选的，采用双曲正切函数对目标机动干扰和执行器偏差干扰进行估计和更新，得到制导控制一体化模型的干扰估计值。
32、优选的，根据虚拟控制律以及辅助控制律制导控制一体化模型的方法如下：
33、根据制导控制一体化模型一阶子系统的虚拟控制律g1c，控制状态变量ζ1趋近于参考信号yd，使一阶子系统跟踪误差e1(t)趋近于0；
34、根据制导控制一体化模型二阶子系统的虚拟控制律g2c，控制g1(t,ζ1,ζ2)趋近于g1d，进而使跟踪误差e2(t)趋近于0；
35、根据制导控制一体化模型三阶子系统的虚拟控制律g2c，控制g2(t,ζ1,ζ2,ζ3)趋近于g2d，进而使跟踪误差e3(t)趋近于0；
36、根据制导控制一体化模型的辅助控制律得到辅助控制输入uf后进行积分，得到执行器的实际控制输入u，根据实际控制输入u控制g3(t,ζ1,ζ2,ζ3,u)趋近于g3d，进而使跟踪误差e4(t)趋近于0。
37、一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法的系统，包括，
38、第一模型构建模块，用于建立随机扰动的非线性纵向制导控制一体化模型；
39、第二模型构建模块，用于将制导变量、俯仰角速率和法向加速度作为状态变量，令目标机动的加速度和执行器故障偏差作为干扰，将随机扰动的非线性纵向制导控制一体化模型转化为面向控制的系统模型：
40、第三模型构建模块，用于将面向控制的系统模型扩展为四阶系统，得到制导控制一体化模型；
41、制导控制模块，用于根据制导控制一体化模型的不确定性的最优估计和跟跟踪误差，并引入风险敏感参数作为制导控制一体化模型的风险指标，结合反步法设计制导控制一体化模型的虚拟控制律以及辅助控制律，根据虚拟控制律以及辅助控制律使制导控制一体化模型的跟踪误差趋于0。
42、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法的步骤。
43、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
44、本发明提供的一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法，对导弹和目标的动力学和运动学模型进行一体化建模，简化得到面向控制的系统数学模型，基于模型的非仿射输入特性，本发明引入了辅助积分系统有效地解决了输入信号无法分离的难题；基于控制模型和目标机动干扰、执行器故障干扰的影响，本发明使用双曲正切函数自适应边界估计来减少干扰和执行器故障对控制系统的影响；基于控制模型的不确定性，本发明设计了自适应rbfnn进行拟合估计；基于随机高斯白噪声的影响，采用随机风险敏感控制方法，保证了风险敏感指标的期望值同时规避风险，确保导弹最后可以命中目标。最后，基于lyapunov理论证明了igc闭环系统的稳定性，并通过仿真实例验证了本发明的有效性，本发明针对具有非仿射特性、多源干扰、非线性不确定性、随机噪声的导弹进行制导控制问题研究，基于对多源干扰和非线性不确定性的分析，针对控制过程中随机噪声的不同风险的特点和难点，研究具有较好干扰抑制能力、制导控制效果高精度、高鲁棒性的新型控制方法。
1.一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法，其特征在于，根据导弹和目标的动力学和运动学模型构建制导控制一体化模型，在制导控制一体化模型中引入随机扰动，建立随机扰动的非线性纵向制导控制一体化模型，所述非线性纵向制导控制一体化模型的表达式如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法，其特征在于，步骤3所述新的制导控制一体化模型的确定方法如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法，其特征在于，所述制导控制一体化模型的表达式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法，其特征在于，所述制导控制一体化模型的虚拟控制律以及辅助控制律的设计方法如下：
6.根据权利要求5所述的一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法，其特征在于，所述制导控制一体化模型的输出跟踪误差e1(t)，一阶子系统、二阶子系统、三阶子系统的虚拟控制律输出跟踪误差e2(t),e3(t),e4(t)的表达式如下：
7.根据权利要求5所述的一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法，其特征在于，采用双曲正切函数对目标机动干扰和执行器偏差干扰进行估计和更新，得到制导控制一体化模型的干扰估计值。
8.根据权利要求5所述的一种基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法，其特征在于，根据虚拟控制律以及辅助控制律制导控制一体化模型的方法如下：
9.一种执行权利要求1-8任一项所述基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法的系统，其特征在于，包括，
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述基于随机风险敏感控制的一体化制导控制方法的步骤。
