
兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 240222-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0222
收稿日期:2024-03-28
上线日期:2025-02-28
通讯作者:
XIAO Liujun, LI Yaxuan, LIU Xinfu*(
)
Received:2024-03-28
Online:2025-02-28
摘要:
针对高超声速滑翔飞行器末制导段存在的动力学模型参数不确定性,以及传统强化学习算法收敛速度慢的问题,提出一种基于强化学习的自适应制导方法。将标称条件下的高超声速滑翔飞行器末制导问题转化为最优控制问题,并根据序列凸优化算法进行求解得到状态-控制对的数据集:基于监督学习对数据集进行拟合,得到相应的神经网络制导模型:引入气动参数偏差、控制响应延迟系数不确定性以及状态测量噪声等干扰,通过飞行器与当前环境的大量交互,基于强化学习进一步优化神经网络制导模型。数值仿真结果表明,新提出的制导方法与监督学习制导方法相比具有更好的鲁棒性与精确性。
中图分类号:
肖柳骏, 李雅轩, 刘新福. 基于强化学习的高超声速滑翔飞行器自适应末制导[J]. 兵工学报, 2025, 46(2): 240222-.
XIAO Liujun, LI Yaxuan, LIU Xinfu. Adaptive Terminal Guidance for Hypersonic Gliding Vehicles Using Reinforcement Learning[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(2): 240222-.
| 层数 | 神经元数量 | 激活函数 |
|---|---|---|
| 输入层 | 5 | Tanh |
| 隐藏层1 | 24 | Tanh |
| 隐藏层2 | 18 | Tanh |
| 输出层 | 2 |
表1 神经网络模型结构
Table 1 Network layer size
| 层数 | 神经元数量 | 激活函数 |
|---|---|---|
| 输入层 | 5 | Tanh |
| 隐藏层1 | 24 | Tanh |
| 隐藏层2 | 18 | Tanh |
| 输出层 | 2 |
| 飞行器起始状态参数 | 取值范围 |
|---|---|
| 速度v/(m·s-1) | (1700,1800) |
| 水平面弹目距离d/km | (-40,-30) |
| 弹道倾角γ/(°) | (-7.5,-2.5) |
| 弹道偏角ψ/(°) | (5,15) |
表2 飞行器末制导初始状态参数
Table 2 Initial state parameters of terminal guidance of aerial vehicle
| 飞行器起始状态参数 | 取值范围 |
|---|---|
| 速度v/(m·s-1) | (1700,1800) |
| 水平面弹目距离d/km | (-40,-30) |
| 弹道倾角γ/(°) | (-7.5,-2.5) |
| 弹道偏角ψ/(°) | (5,15) |
| 参数 | 控制响应延迟/s | 气动参数偏差/% | 状态测量噪声/% |
|---|---|---|---|
| 工况1 | 0.1 | 0 | 0 |
| 工况2 | 0 | 10 | 0 |
| 工况3 | 0.1s | 10 | 1 |
表3 工况参数描述
Table 3 Description of operating parameters
| 参数 | 控制响应延迟/s | 气动参数偏差/% | 状态测量噪声/% |
|---|---|---|---|
| 工况1 | 0.1 | 0 | 0 |
| 工况2 | 0 | 10 | 0 |
| 工况3 | 0.1s | 10 | 1 |
| 学习率 | 优化器 | 折扣因子 | 取样数 | 经验池 |
|---|---|---|---|---|
| 1×10-4 | Adam | 0.99 | 128 | 1×106 |
表4 DDPG算法参数设置
Table 4 Parameters of DDPG algorithm
| 学习率 | 优化器 | 折扣因子 | 取样数 | 经验池 |
|---|---|---|---|---|
| 1×10-4 | Adam | 0.99 | 128 | 1×106 |
| 方法 | 工况1 | 工况2 | 工况3 |
|---|---|---|---|
| 开环指令制导 | 154.09 | 669.11 | 869.11 |
| 监督学习制导 | 35.86 | 106.27 | 139.02 |
| 强化学习自适应制导 | 5.62 | 12.78 | 15.45 |
表5 不同方法的脱靶量
Table 5 Miss distances of different methods m
| 方法 | 工况1 | 工况2 | 工况3 |
|---|---|---|---|
| 开环指令制导 | 154.09 | 669.11 | 869.11 |
| 监督学习制导 | 35.86 | 106.27 | 139.02 |
| 强化学习自适应制导 | 5.62 | 12.78 | 15.45 |
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