拦截空间目标的末制导规律研究

通过全程拦截弹道的设计与计算,验证了与空间目标直接碰撞的可能性,对末制导做了分析与计算.分析并比较了几种较为典型的末制导规律,通过理论分析与大量实际的末制导段弹道计算,分别为单轴和三轴拦截器选择了末制导律;按选定的末制导律,进行了各种交会情形下的弹道计算.结果证明:如果不考虑控制误差,在0°～90°的各种交会角条件下计算的理论脱靶量均小于1m,能够实现直接碰撞击毁目标.     

动能拦截弹三维末制导律设计

通过非线性系统反馈线性化得到动能拦截弹的精确线性模型,根据动能拦截弹脱靶量分析结果和制导精度要求,结合直接力控制特点,设计了拦截弹三维末制导律。仿真验证了所设计制导律的有效性,满足拦截高空高速目标的技术需求。     

全捷联制导弹药制导律设计

针对采用捷联导引头的制导弹药受视场范围约束和末端角约束的制导问题,利用偏离追踪制导与圆弧制导相结合的方法,设计了满足多约束条件的制导律;通过研究并简化导弹的运动模型,利用视角控制与碰撞几何原理,获得了制导指令与视角控制指令;并通过数值仿真验证了该制导律的可行性,为全捷联制导弹药在多约束条件下的制导方案提供了理论基础.     

基于大离轴制导律的一段式越肩发射制导模式

针对越肩发射攻击大离轴以及后向目标的难点,提出了一种基于大离轴制导律的一段式越肩发射制导模式。文中的研究统一了制导律形式,扩大了大离轴制导律的适用范围,回避了中末制导交接班带来的一系列问题。仿真结果表明,充分发挥导弹的快速转弯能力和比例制导律末端理想碰撞的特性,并达到制导精度要求,适用于近距格斗导弹以提高越肩发射打击能力。     

带末端角度约束的多导弹协同制导律设计

为了实现饱和攻击与饱和防御,提出了一种针对机动目标的多导弹协同制导律。建立了视线坐标系下的弹目相对运动数学模型,设计了三阶扩张状态观测器,对目标机动加速度项和运动方程中的耦合项进行观测与跟踪。在导弹飞行前段,基于滑模变结构理论设计了攻击时间可控的多导弹时间协同制导律; 在导弹攻击末段,基于有限时间控制理论设计了满足终端角度约束的制导律,给出了导引律切换条件。仿真结果表明:该复合导引律能够使多枚导弹在满足攻击末端角度约束的条件下实现攻击时间协同; 该制导律采用完备的空空导弹轨迹控制系统进行仿真,能够满足实际工程应用的要求。     

一种Terminal滑模制导规律研究

为拦截高速、大机动目标,建立了纵向平面内的拦截器-目标非线性相对运动学模型,基于Terminal滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够在有限时间内收敛到0的思想,设计了纵向平面内的Terminal滑模制导律,并结合Lyapunov稳定性理论对其稳定性进行了证明推导;将继电特性连续化的方法引入到制导律设计中,实现了准滑动模态控制.仿真表明,所设计制导律能使视线角速率在有限时间内收敛到0.该制导律符合动能拦截器可用过载小、燃料受限、对脱靶量要求高等要求,具有一定的工程应用价值.     

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。     

地空导弹最优制导律及其加权系数的确定

在建立地面坐标系下导弹与目标运动状态方程的基础上,应用最优控制理论,考虑目标的机动,求出了地空导弹的最优制导律。考虑到地面站的测量,又将最优制导律转换为以雷达测量参数表示的制导律。为便于在制导过程中实现,再将制导律转换到弹道坐标系中。然后对显著影响最优制导律的加权系数进行了研究,讨论了两种形式的加权系数表达式,确定其取值范围,最后进行全弹道仿真计算,得出了满意的结果。     

基于零化脱靶量的滑模变结构制导律研究

以零化反导导弹的脱靶量为基础,利用变结构控制理论和非线性运动学方程推导出一种能够适应目标做大机动的滑模变结构制导律.建立了目标做螺旋机动的数学模型,通过末制导仿真验证滑模变结构制导律在拦截三维螺旋机动目标时具有响应快速性,视线角速率和脱靶量较小,对高速大机动目标具有很好的拦截效果.     

带角度约束的倾斜转弯飞行器制导律设计

针对倾斜转弯飞行器以给定角度攻击目标的要求,考虑控制回路动态特性对制导的影响,研究了带角度约束的制导律设计方法。以倾侧角和法向过载指令为控制量,建立了含控制回路动态特性的设计模型; 基于该模型和多通道解耦的思想,提出带角度约束的滑模变结构制导律,通过调整趋近律参数消除抖振。理论分析表明:在初始阶段,该制导律较最优制导律对过载的需求小; 通过优化制导律参数,当系统进入滑模面后,飞行器能按最优制导律命中目标。仿真表明,该制导律在满足落点和落角要求的同时,具有对过载需求分配合理、速度损失小的优点。     

空空导弹末端控制滑模导引律研究

针对现代空战中目标大机动条件下, 末端控制(ENDGAME)段导弹和目标间的相对运动, 结合滑模控制理论设计了工程上易于实现的滑模制导律, 并进行了仿真计算。最终仿真结果证明了滑模导引律比传统的比例导引律在ENDGAME中对目标机动有更好的制导性能。     

一种新型鱼雷非线性变结构导引律设计

鱼雷追踪导引性能的优劣主要取决于导引律的设计。采用球坐标系,建立鱼雷和目标的3D相对运动方程,应用变结构控制理论,设计一种新的鱼雷非线性变结构导引律,并对其收敛性进行验证,在目标进行正弦机动的条件下进行计算机仿真,并与H∞导引律导引性能进行比较。结果表明,在变结构导引律下,鱼雷能在较短时间内追踪到目标,并且目标线方位角和高低角始终保持在初始值附近,抖振较小,法向过载也得到很好的控制,不随鱼雷与目标距离的减小而增大,故该导引律可有效提高鱼雷的追踪导引性能,并具有良好的鲁棒性。     

针对机动目标的自适应滑模制导律研究

针对机动目标,推导了自适应滑模制导律,并证明了自适应滑模制导律的有效性和鲁棒性。基于某型导弹对抗机动目标进行仿真计算,仿真结果表明针对机动目标的命中精度很高。     

反舰导弹航向平面控制导引一体化设计

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案,首先建立了航向平面的一体化控制导引模型,然后基于反演和变结构控制的思想进行了控制导引律的设计,为了验证该一体化设计的有效性和正确性,基于某型导弹进行了仿真,仿真结果显示在针对高机动的水面目标时的命中精度很高．     

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。     

Guidance Law Design Under Impact Angle Constraint Based on Nussbaum-type Gain Technique

Aiming at the guidance problem under impact angle constraint for homing missile against ground targets,a new adaptive robust nonlinear terminal guidance law was proposed in this paper.According to nonlinear kinetic relationship between the missile and target in vertical plane,a mathematic model was formulated while the motion of target and the system structure perturbation were regarded as limited disturbances.Based on the ideas of zeroing the rate of line-of-sight(LOS)angle and the impact angular tracking error,a nonlinear control strategy was contrived to obtain adaptive robust guidance law by adopting Nussbaum-type gain technique under a desired impact angle.The stability of guidance system in finite time is strictly proven by using Lyapunov stability theory.Finally,the numerical simulation verifies the effectiveness of the proposed scheme.     

基于正交高速摄影的人枪动态特性实验研究

为深入了解某无托型自动步枪射击时人枪系统的实际运动情况、研究其人枪系统运动规律,采用2台正交高速摄影机同步跟踪固定在人枪系统上的标记点,获得各特征点在各自视窗中的平面运动轨迹; 基于自适应阈值函数的小波阈值去噪方法,得到该自动步枪及射手在立姿射击过程中俯仰及侧偏的运动特征曲线。实验结果表明:采用正交高速摄影获得的人枪运动参数能更细致、更全面地反映射击时人枪系统的实际运动情况; 射击过程中,枪膛合力的作用、自动机后坐到位的撞击和自动机复进到位的撞击对枪身运动的影响较大。     

空空导弹攻击机动目标的三维最优制导律研究

在三维空间导弹与目标的运动学关系模型的基础上,将二维平面中空空导弹攻击机动目标的最优制导律推广至实际的三维空间。考虑到目标做大机动运动的情况,在制导指令中加入与目标加速度成比例的修正项,并采用遗传算法对该制导指令中的比例因子进行优化。最后通过数字仿真,并和传统的追踪导引和比例导引相比较,表明该最优制导律所需机动过载小,追击目标所需时间短,并且能够精确有效地摧毁大机动目标。