战术导弹GPS制导控制系统设计

建立了某战术地地导弹纵向运动模型,采用带有状态约束的极点配置方法设计了过载自动驾驶仪,分析了制导回路特点,分析了用GPS实现比例导引的可行性,指出过载闭环的必要性。研究了制导指令更新频率、GPS定位误差对制导系统过载、脱靶量的影响。研究结果表明增加末导时间能够消除GPS更新频率和定位误差对制导回路的影响,为某导弹制导控制系统设计提供依据。     

考虑动态延迟特性的含攻击角度约束的制导律

针对打击固定或者缓慢移动目标时带攻击角度约束的制导问题,设计一种考虑导弹自动驾驶仪动态特性的制导律。基于平面内导弹-目标的运动模型,采用滑模变结构和非线性反步控制的方法,将导弹自动驾驶仪的动态延迟特性近似描述为一阶惯性环节,通过高增益的饱和函数,结合改进的开关项系数来消弱滑模抖振的影响,最终使视线角速率和导弹的弹道倾角分别趋于零和期望值。仿真的结果表明：该制导律下导弹能以期望的攻击角度命中目标,有效地克服控制系统的动态延迟对导引精度的影响,对参数的变化和外界的干扰有很好的适应性和鲁棒性,具有工程应用的参考价值。     

考虑自动驾驶仪动态特性和攻击角约束的鲁棒末制导律

针对制导弹箭打击机动目标时带攻击角约束的末制导问题,考虑自动驾驶仪动态特性以及目标机动不确定性对制导过程的影响,结合积分滑模与动态面控制方法,设计了一种新型鲁棒末制导律。自动驾驶仪的动态特性以含扰动的2阶动力学模型来表征,目标机动引起的模型不确定性以光滑非线性扰动观测器来估计。滑模面取视线角速率与视线角偏差的组合形式,且引入剩余飞行时间,以使制导弹箭在整个末制导过程中过载性能良好。依据李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统中视线角速率与视线角偏差均最终一致有界任意小。通过数值仿真与弹道成型制导律及非奇异滑模制导律进行了对比,验证了该末制导律的有效性与优越性。     

基于ESO的拦截机动目标带攻击角度约束制导律

为满足攻击角度约束的要求,设计了一种考虑导弹自动驾驶仪二阶动态特性的制导律。建立了考虑驾驶仪二阶动态特性的带攻击角度约束项的制导系统模型,采用二阶滑模超螺旋算法对扩张状态观测器进行改进,提出了一种超螺旋扩张状态观测器,对未知目标加速度进行估计,选取一种带攻击角度约束的非奇异快速终端滑模面,结合动态面控制,提出了一种新型制导律。该制导律能使系统状态全局有限时间收敛,补偿驾驶仪动态特性。对比仿真结果表明,所提观测器估计精度高,所提制导律能够实现视线角速率和攻击角度有限时间收敛,且具有更好的制导性能。     

基于ESO的目标机动补偿反比例制导律

为提高导弹制导系统对于高速机动目标的拦截效能,基于扩张状态观测器方法和反比例制导策略,设计了一种带扩张状态观测器的反比例制导律。考虑导弹自动驾驶仪动态特性,推导了平面内的制导模型; 设计了扩张状态观测器(ESO),将其与反比例导引策略相结合,设计了带ESO的反比例制导律,该制导律能有效估计目标机动并充分补偿制导律的不确定性干扰,有效提高制导精度; 将设计的带ESO的反比例制导律与经典比例制导律、普通反比例制导律进行仿真对比。仿真结果表明:所设计的带ESO的反比例制导律能减小弹目相对速度与脱靶量,适当地增加拦截时间,有效提高了制导系统对于高速机动目标的拦截效能。     

机动目标拦截含攻击角约束的新型滑模制导律

针对导弹带有攻击角约束的机动目标拦截问题,结合积分滑模和全局滑模控制方法的优点,设计了一种全新的导弹滑模制导律（SMGL）。在纵向平面内建立考虑攻击角约束的弹目相对运动方程。采用一种新的非线性饱和函数来构造积分滑模面中的积分项,提出了一种新型的非线性全局积分滑模控制方法,解决了传统积分滑模控制中系统暂态性能恶化的问题,降低了系统的稳态误差,保证导弹在有限时间内以更理想的攻击角命中目标,同时使导弹在整个拦截过程中具有很强的鲁棒性。采用动态面控制方法设计了考虑攻击角约束和自动驾驶仪动态特性的导弹全局非线性积分SMGL,基于Lyapunov稳定性准则证明了闭环系统所有状态最终一致有界。与传统线性积分SMGL和偏置比例导引律进行仿真对比,仿真结果验证了全局非线性积分SMGL的有效性和优越性。     

用于自动导引导弹的最优控制器

引言应用最优控制理论设计自动导引导弹横向自动驾驶仪。其方法是使自动驾驶仪增益与所参考环境模型相适应,且作为导引时间的函数而变化,使性能指标达极小。同路约束施加于     

基于理想视线的弹道成型最优导引律

寻的导弹在追踪目标的过程中,常遇到由于背景过于复杂而锁定目标失败的情况,例如在导弹下视攻击低空目标时,强地面背景和地杂波干扰常常导致导弹无法正常截获或跟踪目标。提出一种以理想视线为控制目标的建模方法,并在约束终端弹目相对运动方向和弹道过载的基础上,设计了一种弹道成型最优导引律。该导引律并不直接控制终端相对速度矢量,只在所设定的理想视线的垂直方向上进行控制,从而导引律形式更简单,扩展性更强。通过数字仿真表明,所设计的导引律能够较好地实现末端弹道成型要求,并且过载分配更为合理,可有效减小地面背景和地杂波干扰对导引头截获跟踪的影响。     

考虑导弹自动驾驶仪动态特性的H∞导引律

为拦截机动目标并克服导弹自动驾驶仪动态特性对制导性能的不利影响,提出一种考虑自动驾驶仪动态特性的H_∞鲁棒导引律。将综合制导与自动驾驶仪2阶动态特性的3阶线性时变状态方程表示为多面体线性参变系统,应用线性矩阵不等式（LMI）方法设计了具有参数依赖增益的线性状态反馈形式的新型H_∞鲁棒导引律,参数依赖增益中的系数是通过求解以LMI为约束的凸优化问题得到的。仿真结果表明：尽管不需要目标加速度的任何信息,新型H_∞导引律依然具有较强的鲁棒性,且具有较高的制导精度。     

攻击大机动目标的导弹广义导引律研究

攻击大机动目标的导引律是高性能防空反导导弹的关键技术之一。比例导引法由于其形式简单、制导系统技术上易于实现,已得到广泛应用。以某型反导导弹为例,针对目标做大机动运动时比例导引存在捕获区域变得有限的问题,提出了比例导引的两种扩展算法:引入目标加速度补偿的比例导引和引入视线加速度补偿的比例导引,并进行了数值仿真分析。结果表明,采用这两种扩展比例导引律,攻击大机动目标时制导精度高,对导弹的过载要求小,脱靶量小,弹道较为平直。     

考虑自动驾驶仪故障的复合全局滑模制导律

为了提高对低空目标的跟踪精度,需将弹目视线角约束在布儒斯特角附近,以降低多径干扰对雷达导引头探测精度的影响。基于全局滑模控制的原理,设计出一种全局滑模制导律。该制导律可确保在跟踪拦截低空目标的过程中,将弹目视线角约束在布儒斯特角附近。该制导律由于使系统省去了趋近滑模面运动的过程,从而使系统具有全程鲁棒性。针对导弹自动驾驶仪执行制导指令时可能发生的故障问题,设计了一种虚拟指令作为故障扰动的补偿,结合所设计的虚拟指令,设计出一种复合全局滑模制导律。仿真结果表明,该复合制导律可大大提高系统的抗干扰性能,维持系统的稳定性。     

考虑自动驾驶仪特性的自适应模糊动态面滑模制导律设计

针对导弹拦截高机动性目标的问题,基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想,提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程,以零化视线角速率为出发点,设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律,同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法,对变结构项进行逼近。仿真结果表明,针对高机动性目标,该制导方法能够有效地去除抖振,并且具有良好的制导精度。针对导弹拦截高机动性目标的问题,基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想,提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程,以零化视线角速率为出发点,设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律,同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法,对变结构项进行逼近。仿真结果表明,针对高机动性目标,该制导方法能够有效地去除抖振,并且具有良好的制导精度。     

目标飞行器反拦截协同制导策略

为了提高目标飞行器的突防能力,基于视线(LOS)指令制导原理设计了一种协同制导策略.在建立目标飞行器、防御弹以及攻击弹相对运动模型的基础上,证明了LOS制导的可行性,得到了防御弹和攻击弹的加速度关系,并给出了防御弹的LOS指令制导算法;然后,将目标飞行器和防御弹作为一个协同体,为目标飞行器突防进行逆比例制导设计.该协同...     

基于领弹-从弹架构的无导引头导弹协同定位与制导方法

针对无导引头导弹在采用现有制导律时定位误差会产生较大脱靶量的问题,通过双领弹的领弹-从弹协同架构,设计了一种协同定位与制导策略,以实现无导引头导弹对静止目标的精确命中。基于扩展卡尔曼滤波,提出了一种无导引头导弹的协同定位方法。该协同定位方法与比例导引结合时存在终止时刻过载指令过大问题,因此设计一种新型变系数比例导引律,分析了变系数比例导引律的制导系数对脱靶量、终止时刻过载与最大过载的影响。仿真结果表明：采用所提出的协同定位方法可减小具有定位误差的无导引头导弹脱靶量,而采用变系数比例导引律可避免终止时刻过载指令过大。     

多导弹协同作战制导律研究

为了增强多枚反舰导弹协同作战时的突防和打击能力,提出了一种由弹目距离协同制导律和视线角速度收敛制导律两部分组成的多导弹协同制导律。综合多枚导弹的弹目距离信息,设计了期望弹目距离。基于比例导引律建立了导弹目标相对运动非线性模型,采用时标分离原理将其分为快变子系统和慢变子系统,然后采用动态逆系统理论将2个子系统反馈线性化,基于线性系统理论设计了能够实现多弹弹目距离趋于期望弹目距离的制导律。为了保证各导弹顺利地协同攻击目标,在飞行末段,采用有限时间控制理论设计了在弹目距离逐渐缩小的过程中视线角速度在有限时间内快速收敛到零的制导律。仿真结果表明:采用该协同制导律能够使多枚导弹以期望的弹目距离同步接近目标,最后几乎同时命中目标,有效地实现了弹目距离和攻击时间的协同。     

自适应非奇异快速终端二阶滑模制导律

针对打击机动目标带攻击角度约束的末制导问题,提出了一种带攻击角度约束的制导律。基于弹目相对运动模型,将攻击角度约束问题转化为终端视线角约束问题。设计了一种新型非奇异快速终端滑模面,结合改进的超螺旋算法,提出了一种自适应非奇异快速终端二阶滑模制导律。该制导律能够使弹目视线角及其角速率有限时间收敛,并设计了参数自适应律有效补偿未知扰动。通过仿真实验,验证了所提制导律能以期望攻击角度精确命中目标,且与现有制导律相比,收敛速度更快,制导精度更高,能量消耗更少。     

二次型一阶最优制导律的一种实现方案

基于二次型性能指标的一阶最优制导律对导弹指令响应的动力学滞后和目标的机动进行有效的补偿，有助于在远小于比例导引的过载需求下快速高精度拦截目标，值得深入研究。重点对基于雷达主动导引头的二次型一阶最优制导律实现过程中的信息测量与估计问题进行了研究，给出了视线转率测量和剩余飞行时间的计算方法参考。