鱼雷弹道仿真中潜艇体目标建模与应用研究

在鱼雷弹道仿真中，常见将目标作为质点处理。这样虽能简化问题，在鱼雷古典导引律研究及鱼雷自导系统远距捕获目标概率研究等方面较为可行，但对于鱼雷近程探测、跟踪及攻击弹道仿真却不适宜，尤其是精确制导弹道的仿真。该文在研究声自导鱼雷末弹道特性的基础上，提出了针对潜艇目标的艏、艉二亮点特征的椭球体目标建模方法，将目标几何模型与声学模型结合起来。此模型已在若干仿真工程中得到了验证和应用。     

基于变结构控制的反鱼雷鱼雷姿态解耦控制

反鱼雷鱼雷由于攻击对象的特性要求具备较好的机动性,鱼雷作姿态机动时控制通道间的耦合,使得传统鱼雷控制技术无法达到控制目的,本文在构建反鱼雷鱼雷姿态运动子系统状态方程的基础上,采用变结构控制策略设计了反鱼雷鱼雷姿态控制器,理论推导和仿真表明:所设计的控制器能够使得反鱼雷鱼雷姿态角稳定地跟踪弹道所需航向角,实现了鱼雷姿态子系统间的解耦控制.     

反鱼雷鱼雷制导仿真方法研究

在复杂大系统分析研究中，需要将研究对象分解为多个相互关联但相对独立的个体进行研究，这样既能够表现个体的特性，又能反映个体特性与总体性能的相互关系。基于VC的多线程具有同步与通信等特点，是描述和分析复杂系统的有效方法。该文介绍了多线程同步与通信的基本原理与实现方法，并以反鱼雷鱼雷(ATT)制导系统为应用对象，详细讨论了多线程在ATT、来袭鱼雷和指挥舰艇中进行多平台仿真的实现方法，研究结果表明多线程在解决复杂大系统仿真问题中具有有效、灵活等特点。     

舰载反鱼雷鱼雷作战效率仿真研究

研究舰艇对抗性,有效拦截来袭鱼雷的问题,为提高舰载反鱼雷鱼雷拦截来袭鱼雷的作战效率,根据反鱼雷鱼雷典型作战态势建立了鱼雷弹道模型、自导检测模型以及舰艇规避模型,定量分析了影响反鱼雷鱼雷拦截概率的主要因素,运用Matlab工具,模拟了反鱼雷鱼雷作战过程.仿真结果表明,射击距离和报警舷角对反鱼雷鱼雷拦截概率有较大影响,提高对来袭鱼雷的定位精度,增加反鱼雷鱼雷自导作用距离、自导扇面角可以有效提高反鱼雷鱼雷拦截概率,可为反鱼雷鱼雷的设计与研制等方面提供参考.     

鱼雷攻击导引过程仿真研究--SimuWorks的应用

简要介绍了SimuWorks仿真支撑平台的功能;基于SimuWorks进行了线导鱼雷对定速直航目标的攻击导引过程的仿真.该过程仿真对研究目标与鱼雷的战术对抗、鱼雷弹道分析、命中分析及武器系统的研制均具有十分重要的现实意义.     

现在方位导引法的线导鱼雷攻击可行域仿真

为了优化选择线导鱼雷发射阵位,掌握鱼雷的极限射距随目标舷角的变化规律,应用现在方位导引法仿真研究了线导鱼雷的攻击可行域。首先介绍了鱼雷导引系统的原理和特性,其次建立了现在方位导引法的线导鱼雷攻击弹道模型,详细说明了鱼雷攻击弹道的各阶段划分及相关数学模型,最后给出了鱼雷极限射距的含义和数学解析,并编制程序进行了仿真。通过实例分析表明,应用现在方位导引法的线导鱼雷攻击可行域近似一个前突的圆,采用小舷角从目标潜艇首部实施线导鱼雷攻击可以获得较大的捕捉和命中概率。整套方法系统量化了线导鱼雷发射距离及其攻击可行域,有效地解决了鱼雷攻击可行域这一关键问题,有助于提高线导鱼雷命中概率。     

反鱼雷鱼雷武器系统作战效能评估方法

为实现反鱼雷鱼雷武器系统（Anti-Torpedo Torpedo Weapon System,ATTWS）作战效能评估,根据ATTWS的特点,建立了ATTWS作战效能评估体系,提出了一种基于云理论的评估方法,利用云模型和转换函数对评估指标进行分析,提出用加权偏离域表示ATTWS状态,并评估ATTWS作战效能。算例及结果分析表明,该方法可行有效,较好地解决了ATTWS作战效能评估中的问题。     

主动声自导鱼雷搜索模型应用研究

在主动声自导鱼雷解命中原理的基础上,利用主动声自导鱼雷自控终点的散布特点,将主动声自导鱼雷的运动和主动自导在方位上的搜索结合起来,建立了主动寻的自导开机后任意时刻的搜索波门模型,从而达到了逼真模拟主动寻的自导捕捉目标过程和准确求取目标捕捉概率的目的.最后利用本模型对不同参数的主动声自导鱼雷(主动自导)的目标捕捉概率进行...     

基于共形声基阵的鱼雷效能研究

鱼雷声基阵发展的新方向--共形阵技术,是目前发达国家争相研究热点,而我国却缺乏对其的深入研究,尤其是对共形声基阵鱼雷作战效能的分析.对此,首先采用"碰撞航向法"、"跟踪法"等方法分析共形声基阵鱼雷在本艇导引时作战能力,然后分析了共形声基阵鱼雷在自导导引时抗干扰能力、垂直命中等能力.结果表明,由于采用了适应鱼雷头部线形的共形声基阵,扩大了鱼雷的探测范围,鱼雷的目标搜索能力、搜索速度、抗干扰能力和最后攻击阶段打击目标能力等都大大增加.     

基于MATLAB的鱼雷水下弹道仿真

鱼雷是一种水下自主航行的运动体,其运动控制系统复杂,仿真建模难度大,为解决某型鱼雷水下弹道仿真问题,首先根据鱼雷在水下运动特点,建立了鱼雷在水中运动的动力学和运动学模型,并进一步针对某型鱼雷的典型弹道设计了控制方程.应用Matlab软件对该鱼雷的水下弹道进行了仿真,绘制了仿真曲线,仿真结果证明该种仿真方法较好的仿真了鱼雷入水下潜、寻深、蛇行搜索及捕获目标后的追踪过程,较真实的反映了鱼雷在水中运动的情况.通过仿真证明采用MATLAB软件进行弹道仿真具有编程工作量小,程序运行速度快、鲁棒性好等优点.     

拦截导弹自适应滑模制导律

针对平面拦截问题,提出了一种具有强鲁棒性的自适应滑模制导律。首先从一般意义上进行自适应控制律的推导,并给出了稳定性证明。该控制律可适用于系统存在有界外部干扰和结构摄动的情形。将拦截导弹的控制系统动态考虑到制导律的设计当中,进行了弹目相对运动关系的建模。该模型可适用于所推导的一般控制律结果,满足相应的非奇异条件。针对所推导的自适应滑模制导律,并进了数字仿真和分析。结果表明该制导律具有优良的弹道特性,可实现对连续高机动目标的有效拦截,同时具有较低的机动性能要求。     

The stochastic sliding mode variable structure guidance laws based on optimal control theory

A stochastic sliding-mode variable structure guidance law involving optimal control theory is presented for the missile target intercept model, in which state noise, uncertain system parameters, target movement and measured noise are considered. This guidance law synthesizes the merits of optimal guidance law with line-of-sight rate convergence and sliding-mode guidance law with strong robustness. Through theoretic analysis, it is proved that the sliding mode hyperplane is sub-achievable in the closed loop system. The numerical results show the effectiveness of the proposed control algorithm.     

一种针对机动目标的三维鲁棒导引律

针对球坐标系下的三维导弹与目标相对运动模型,基于零化导弹与目标视线角速度的思想,在不依赖于碰撞线附近线性化的假设的情况下,设计了满足输入-状态稳定性(ISS)理论的非线性鲁棒导引律.该导引律的设计不需对目标机动加速度做自适应估计,在目标运动信息完全未知的情况下可实现对机动目标的扰动抑制、跟踪和拦截.仿真结果表明,所设计...     

Adaptive nonsingular fast terminal sliding mode guidance law with impact angle constraints

This paper considers the terminal guidance problem of missiles intercepting maneuvering targets with impact angle constraints. Based on an advanced nonsingular fast terminal sliding mode control scheme and adaptive control, an adaptive nonsingular fast terminal sliding mode guidance law is proposed in the presence of the target acceleration as an unknown bounded external disturbance. In the design procedure, an adaptive law is presented to estimate the unknown upper bound of the external disturbance. Theoretical analysis shows that the proposed guidance law can guarantee the finite-time convergence in both the reaching phase and the sliding phase by applying a Lyapunov-based approach. Numerical simulations are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed guidance law. Although the proposed guidance law is developed for the constant speed missiles, by the extensive numerical simulations with a realistic missile model, the performance is shown to be equally good for the varying speed missiles.     

A three-dimensional robust nonlinear terminal guidance law with ISS finite-time convergence

This paper presents a novel three-dimensional nonlinear terminal guidance law with finite-time convergence for intercepting manoeuvring targets. Different from the usual method of decoupling the missile-target relative motion into two-dimensional planes, this law is designed via using the coupled dynamics. The guidance law is derived based on the theory of finite-time input-to-state stability (ISS), which needs no assumption of the linearisation and the estimation of target accelerations. Under this law, the line-of-sight angular rates can be stabilised to a small domain of convergence around zero in finite time. The convergence rate and convergence domain can be adjusted by changing the guidance parameters. First, a sufficient condition on finite-time ISS of the guidance system is given, and is subsequently used to design the guidance law. Finally, simulation results are provided to show that the proposed guidance law possesses fast convergence rate and strong robustness to target manoeuvres.     

对地垂直俯冲攻击制导技术研究

建立了三维空间导弹和地面机动目标相对运动的模型。设计了非线性接近制导律和非线性垂直俯冲攻击制导律,从理论上分析了制导系统的稳定性和精度。该制导律所需测量的目标信息少,易于工程实现。数值仿真表明,在地面目标作复杂机动的情形,导弹仍能精确命中。     

基于卡尔曼滤波的动目标运动参数跟踪测量

为实现雷达的精确制导功能,需要精确的跟踪和测量动目标的各项运动参数,为了提高跟踪测量精度,根据目标运动特性采用与系统相匹配的滤波算法。本文探讨了卡尔曼滤波的原理和特点,设计了有效的滤波参数和滤波方程,并通过仿真验证了卡尔曼滤波对跟踪测量精度改善的有效性。     

利用平面单应分解实现服务机器人视觉伺服

智能空间中家庭服务机器人所需完成的主要任务是协助人完成物品的搜寻、定位与传递。而视觉伺服则是完成上述任务的有效手段。搭建了由移动机器人、机械臂、摄像头组成的家庭服务机器人视觉伺服系统,建立了此系统的运动学模型并对安装在机械臂末端执行器上的视觉系统进行了内外参数标定,通过分解世界平面的单应来获取目标物品的位姿参数,利用所获取的位姿参数设计了基于位置的视觉伺服控制律。实验结果表明,使用平面单应分解方法来设计控制律可简单有效地完成家庭物品的视觉伺服任务。     

拦截机动目标的范数型协同微分对策制导律

针对多个拦截弹协同拦截单个机动目标的情况,提出了一种范数型的协同微分对策制导律。在拦截弹和目标的控制系统均具有理想动力学特性且法向加速度均有界的条件下,对追逃对策问题进行分析,建立了线性化的多对一追逃对策运动模型,基于微分对策理论选取范数型的性能指标,推导得出了一种具有"bang-bang"结构的最优制导策略。上述制导律无需预先对目标的机动规律做假设,且可避免出现因加速度饱和而导致制导律失去最优性的现象。最后通过对拦截多种机动形式的目标进行仿真,验证了上述方法的有效性。     

Design of sliding mode guidance law with dynamic delay and impact angle constraint

A sliding mode guidance law with dynamic delay and impact angle constraints is designed for the relative motion between the missile and the target in the intercepting plane. First of all, the missile’s first order dynamic delay is involved into the system model to design the guidance law based on sliding mode variable dynamic method. Secondly, the target’s maneuvering is taken as the system disturbance, and a non-homogeneous disturbance observer is applied to estimate such maneuvering in finite time rapidly, which, through dynamic compensation, realizes the missiles precision attack to targets of different maneuvering at a desired line-of-sight (LOS) angle. Finally, numerical simulations are performed to demonstrate the effectiveness of the designed guidance law.