考虑导弹速度时变的角度约束最优中制导律

以导弹逆轨拦截高速运动目标为背景,本文运用间接高斯伪谱法设计带攻击角度约束的最优中制导律.通过零化弹目相对法向速度,将攻击角度约束转化为视线角约束.考虑导弹速度时变的情况,建立带角度约束的制导方程.根据极小值原理推导最优中制导律的解析表达式,运用高斯伪谱法对最优中制导律进行离散化,把微分方程转化为代数方程,避免了求解Riccati方程.该方法不需要预先知道导弹未来的速度信息,计算量小,具有较好的实时性.仿真结果表明该中制导律可以满足逆轨拦截对弹目交会角的约束,且中制导末端的过载较小.     

基于角度约束的弹道仿真研究

由于传统的制导律是以脱靶量最小作为终端约束,未考虑末端落角的约束.针对制导武器末端落角约束的要求,引入了带落角约束的最优制导律,通过对多种初始高度及落角约束下的弹道进行仿真分析,验证了上述制导律的可行性.为了提高垂直攻击弹道末端制导精度,提出了增加初始高度、加入重力补偿、增大初始弹道倾角的改进方法.通过对三种改进方法的仿真分析,检验了制导系统提高末端落角精度及减小脱靶量的有效性,并对三种改进方法的应用性进行了对比分析,为导弹末制导精度优化提供了依据.     

一种带时间协同和角度约束的多导弹三维协同制导律

针对多枚导弹在三维空间从不同初始位置同时拦截机动目标的问题,设计了一种带视线角约束的有限时间协同制导律.首先,给出三维空间的导弹–目标相对运动方程并建立了考虑视线角约束的多弹协同制导模型.其次,对视线纵向及法向方向分别设计了相应的协同制导律.其中在视线方向基于多智能体有限时间一致性理论设计了协同制导律,保证各拦截弹能够同时击中目标;基于一种新型的固定时间非奇异终端滑模控制方法设计了视线法向上的角度约束制导律,使各拦截弹的视线角能够在固定时间内收敛至期望值,实现空间上的协同;同时,构造了扩张状态观测器估计目标加速度.最后,对三枚导弹同时拦截同一机动目标的情况进行仿真对比,验证了本文所提出协同制导律的有效性.     

考虑攻击角度和视场角约束的自适应终端滑模制导律

针对导弹拦截机动目标的末制导问题,基于有限时间滑模控制理论设计一种带有攻击角度和导弹视场角约束的制导律.首先,将导弹末制导问题转化为带有状态约束的制导系统稳定问题,设计一种新型的非奇异终端滑模面和时变的障碍Lyapunov函数,给出一种终端滑模制导律的设计方法,并针对目标机动的不确定性设计一种对目标机动上界的自适应估计;然后,通过稳定性理论证明制导系统的状态变量最终是有限时间收敛的,并且结合时变的障碍Lyapunov函数和滑模面的设计特性证明在末制导过程中视场角约束条件始终不会被违背,相比于现有的考虑视场角约束的制导律,该制导律不存在指令转换,能够加快制导系统收敛速率,增强制导系统的抗干扰能力;最后,通过仿真实验验证所提出制导方法的有效性.     

一种新的具有攻击角度约束的末制导律设计

研究导弹末制导性能优化问题,在末端要满足攻击角度的约束条件,要求优化空地导弹末制导命中目标精度性能.针对导弹和地面目标所形成动态系统的非线性运动学关系,通过分析导弹在终端命中点角度约束条件,并利用零化视线角速率的设计思想,根据滑模变结构控制理论,提出了一种非线性滑模设计方法,得到了具有攻击角度约束的导弹的末制导律.同时利用Lyapunov稳定理论严格证明了制导系统的全局渐近稳定性.把末制导律应用于导弹系统并进行仿真,结果表明,在不需要任何目标运动信息的情况下,导弹都能获得期望的攻击角度约束和制导精度,证明导弹制导算法对地面目标有较强的鲁棒性.     

不同制导信息带落角约束末制导律设计

对地制导武器在命中目标时,不仅希望得到最小的脱靶量,还希望命中目标时弹体姿态最佳,从而使战斗部能够充分发挥其作战效能,取得最佳毁伤效果,这就对导引任务的实现增加了终端角度约束。然而传统的导引方法并不能满足这一需求,所以带落角约束的制导律研究就显得尤为重要。本文根据反辐射制导武器导引头特点,在不同的制导信息下,引入了两种具有终端角度约束的导引律,并给出了详细的推导。最后通过仿真对这两种导引律的制导性能和适用条件进行了比较。仿真结果表明,以角度为制导信息的角度反馈型制导律具有计算量小,容易实现等优点,且在引入导引头测角误差后,对导引头的测角误差具有较大的鲁棒性。     

一种基于零脱靶量的最优制导律设计

基于导弹和目标的三维相对运动关系,提出了一种三维非线性的最优制导律.在导弹和目标的三维相对运动方程的基础上,区别于以往的以视线角和视线角速率作为状态变量的方法,而采用以相对距离和相对速度作为状态变量的方法建立了一种新的状态方程,然后基于零脱靶量的思想,利用最优控制相关理论,设计了一种三维非线性的最优制导律.分别针对匀速运动的目标和大机动目标,用所设计的制导律和比例导引律分别进行了数学仿真,结果表明,所设计的最优制导律能有效地拦截机动目标,其性能优于比例导引律.     

带攻击角度约束的非奇异终端滑模固定时间收敛制导律

针对拦截机动目标的末制导问题,设计一种带攻击角度约束的末制导律.该制导律构造一种新型的固定时间收敛非奇异终端滑模面,能够在解决终端滑模面奇异性问题的同时使得滑模面、弹目视线角和弹目视线角速率在固定时间内收敛,保证收敛时间的上界是独立于弹目初始条件,可以被预先设定的.与传统的固定时间收敛控制相比,该制导律通过调节滑膜面和弹目视线角误差的趋近律指数使得制导系统收敛速率更快.同时,针对目标机动引起的未知扰动,引入一种扩张状态观测器进行估计,能够增强制导系统的鲁棒性,避免震颤现象的发生.最后,通过仿真实验验证所提出制导律能够以不同的攻击角度对机动目标进行有效拦截,且与其他制导律相比,所提出的制导律使得制导系统收敛更快,导弹拦截时间更短,拦截精度更高.     

导弹中末制导导引律转换研究

研究了导弹由中间段制导律向末段制导律转换的问题,提出了一种可变导引系数的组合制导律,即可变系数组合比例导引律(ACNC).仿真结果表明,该导引律总体优于纯比例导引和固定系数组合比例导引律,中末段弹道过渡平滑,衔接良好,能顺利完成中末段交班,同时降低了导弹的需用过载.     

具有末端落角约束的空地导弹滑模变结构制导律设计

为了提高制导精度,达到理想的毁伤效果,提出了一种空地制导武器近垂直俯冲攻击制导律.在建立二维平面内弹—目相对运动模型的基础上,将落角约束转化为末端视线角控制问题.针对落点和落角约束条件,设计了一种含有角度误差项、开关项、趋近律和常值量4个制导参数的滑模变结构制导律.分析了4个参数对制导性能的影响,得到了其选取依据.仿真结果表明,所设计的制导律脱靶量近似为0,落角接近90°,与比例导引律相比,脱靶量减小87.43％,落角增大47.01％.     

考虑自动驾驶仪与角度约束的制导律设计

以末端拦截高机动目标为背景,针对带有攻击角约束和自动驾驶仪动态特性情形下的二维平面制导问题进行了研究分析。在提出固定时间终端滑模面基础上,通过自适应算法在线估计干扰的上界值,针对带有攻击角约束和自动驾驶仪动态特性的制导系统模型设计了自适应终端滑模制导律,使得系统状态在有限时间内趋于零附近任意小的区域。利用李雅普诺夫理论对所设计制导策略给出了严格的稳定性证明,仿真结果验证了所提制导方案的有效性。     

高精度微波引导设备角度数据检测系统设计与实现

针对当前某高精度微波引导设备的角度制导性能精准检测难度大的问题,基于ARM+DSP+FPGA的总体架构,研究并搭建了高精度角度数据检测系统的硬件电路结构,基于C/C++、VHDL和Verilog开发了角度数据测试软硬件程序,实现了对微波引导设备空间角度、数据信号的接收、处理、解算和测量;并进行试验验证,结果表明该系统实现了设计功能、达到了指标要求,对高精度微波引导设备角度测量方位角优于0.16°,仰角优于0.18°,数据字与设备预置信息一致,满足高精度角度、数据的检测要求,对有效提高该微波引导设备的可靠性具有重要意义。     

带攻击角度约束的非奇异快速终端滑模制导律

本文利用先进的终端滑模控制和李雅普诺夫稳定性理论设计了一种非奇异、本质上连续和有限时间收敛的带攻击角度约束的制导律,它可用于打击固定、匀速运动和机动目标.为了在有限时间内高精度地获得给定的攻击角度并不出现奇异问题,非奇异快速终端滑模函数被用于设计滑模面.快速终端滑模函数被用于设计趋近律,在整个到达阶段系统轨迹可以从任意初始状态快速地收敛到滑模面并形成本质上连续的制导律.由于非奇异、本质上连续和全局快速收敛的特性,和传统的终端滑模制导律相比,本文方法可以在更短时间内以更高精度的攻击角度对目标实施打击.大量的仿真算例表明了本文制导律的有效性.     

终端角约束鲁棒制导律设计

研究优化制导系统性能,攻击具有终端角度约束地面目标的制导精度问题,存在测量误差的影响。为了提高精确制导律,提出一种考虑信噪比影响的H"非线性末制导律。以导弹与目标在纵向平面内的二维相对非线性运动为研究对象,建立弹目运动学模型,考虑信噪比的影响,以攻击末端姿态角度误差及控制能量最小为性能指标,基于准平行准则根据H∞理论设计鲁棒末制导律,并用Lyapunov稳定性理论严格证明了制导系统的全局渐近稳定性。最后根据制导精度及角约束条件给出量测系统测量信号的信噪比进行仿真,结果表明,设计的末制导律满足终端角度约束的要求,并提高了制导精度,为系统提供了依据。     

Three‐Dimensional Impact Angle Constrained Guidance Laws with Fixed‐Time Convergence

In this paper, three dimensional coupled engagement dynamics are firstly transformed into a state‐space form without decoupling three dimensional engagement dynamics into two mutually orthogonal planes to avoid degrading the performance of the guidance law. Specially, fixed‐time guidance laws are proposed to guarantee that the line‐of‐sight (LOS) angular rates can be steered to zero before the final time of the guidance process at the same time. The exact convergence time can be set beforehand with respect to the LOS rates, and it is independent of initial conditions with respect to the guidance system. Moreover, impact angle constraint is taken into account, and these guidance laws are robust against maneuvering targets by sliding mode techniques. Simulation results validate the effectiveness of the proposed algorithms.     

改革教学方法,发挥计算机导论的“五导”作用

在分析计算机导论课程重要性的基础上,提出计算机导论的5个引导作用,即知识引导、方法引导、思维引导、意识引导和职业引导。通过改进教学方法,强化这5个方面的引导,为学生学好后续专业课程及提高自身的综合素质打下坚实的基础。     

TV制导导弹的导引规律研究

TV制导导弹的导引一般可分为导航段、导引段和末制导段三个阶段。该文对不同阶段的导引规律进行了分析,针对导航段传统导引方法与算法的不足,提出了在导航段采用三星定位和惯导组合的制导法,以解决高动态环境下目标捕获、信号跟踪及导航精度的难题。针对TV导引头的瞬时视场较小,射手的反映速度有限,搜索速度不能太高,搜索区域不会很大的特点建立了导引段的先期导引与搜索规律模型。为了提高末制导段的导引精度,减小脱靶量,提出采用追踪法与比例法相结合的复合导引方法,实验仿真结果表明,导引精度得到了很大提高。