带落角约束的空地导弹模糊滑模末制导律研究

为提高空地导弹的制导性能,满足空地导弹对落角约束的要求,获得最佳的打击效果,以经解耦的空地导弹-目标相对运动学模型为基础,应用滑模变结构控制理论推导出了带落角约束的空地导弹滑模末制导律,并用饱和函数取代滑模末制导律中的符号函数,削弱滑模末制导律的抖振。其次,应用模糊控制理论对滑模趋近律系数进行模糊自适应调节,设计出带落角约束的空地导弹模糊滑模末制导律。最后,应用Matlab对该模糊滑模末制导律的制导性能进行数字仿真验证。仿真结果表明,所设计的模糊滑模末制导律能够导引导弹以期望的落角命中目标,具有一定的应用价值。     

带落角约束的鸭/尾舵复合控制导弹制导控制一体化设计

为了满足导弹大落角攻击要求,提出一种适用于鸭/尾舵复合控制导弹的带落角约束制导控制一体化系统方法,解决了导弹末端攻击时单舵控制时的舵偏饱和问题.首先,建立了鸭/尾舵复合控制导弹一体化模型,采用滑模变结构控制方法,构建带落角约束的滑模面,并利用指数趋近律用以解决滑模抖颤问题.仿真结果表明,文中所设计的制导控制一体化方法能同时满足脱靶量和落角约束的要求.     

反装甲车导弹落角约束制导律研究

针对反装甲车导弹打击目标时落角约束要求,研究了两类典型的具有落角约束的导引律。通过在滑模变结构导引律的基础上引入模糊逻辑控制以减小控制量的抖振和系统能量耗损;在比例导引律的基础上引入时变导航系数与偏置项来满足落角约束。对两种改进制导律的有效性进行了仿真校验。仿真结果表明,与变系数偏置比例导引律相比,模糊变结构控制在干扰影响下仍能保持较高的制导精度。     

多约束条件下反演滑模制导律设计

为了实现最佳毁伤效应,导弹一般同时要求具有较高的制导精度和与战斗部相匹配的落角.基于导弹末端视线角速度和落角多约束条件,文中结合滑模变结构控制和反演法设计了一种反演滑模制导律.建立了导弹与目标相对运动方程和末端视线角速度及落角多约束下的线性化模型,采用反演滑模设计方法设计了制导律,最后进行了六自由度数字仿真,结果表明该制导律能有效实现期望落角和中靶精度,满足设计要求.     

带落角约束的圆弧末导引律一体化设计

针对某些导弹具有末端落角的作战要求,设计了一种带落角约束的圆弧一体化导引律。首先在二维平面内对圆弧轨迹进行几何分析,得出了任意两点之间都存在给定落角的唯一圆弧轨线。据此推导出圆弧导引的状态方程。然后在小攻角假设的前提下,将导弹在俯仰平面内的运动学模型线性化,并建立俯仰平面内的导弹制导控制的一体化模型。最后将其化为了具有一般形式的含不确定量的级联系统,采用自适应滑模反演的设计方法保证了系统状态的稳定性。仿真结果表明,带落角约束的一体化圆弧末导引律不仅满足高精度的制导要求,同时也能够满足对末端落角的控制要求。     

带落角约束的导弹制导与控制一体化设计

对带有落角约束的导弹制导与控制一体化设计进行了研究。首先建立了俯仰通道的制导与控制一体化模型,利用自适应RBF神经网络对干扰进行在线估计,运用反演递推方法和滑模控制的方法设计了控制器,并且分析了闭环系统的稳定性。数字仿真表明所设计的控制器满足导弹打击精度和落角限制要求。     

带落角约束的有限时间收敛末制导律研究

针对导弹末制导过程中的终端落角约束的问题,基于滑模控制和有限时间控制理论,设计了一种有限时间收敛末制导律。利用终端滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够有限时间收敛到0的特点,选取终端滑模面,引入落角约束项,采用有限时间稳定性理论对导引律的有限时间收敛特性进行了证明,并给出了收敛时间的数学表达式。将该末制导律与其他2种带落角约束的导引律进行了对比仿真。结果表明,利用该制导律,制导武器能以更高的命中精度和更小的落角偏差命中目标。     

多约束超螺旋滑模变结构制导律

针对末制导过程中出现的加速度、落点和落角等多约束问题，研究一种多约束2阶超螺旋滑模制导律。将弹目相对运动方程转化为标准2阶系统模型，基于超螺旋(ST)算法设计2阶滑模制导律，使系统能够快速达到收敛，满足对落角的导引精度需要；采用饱和函数代替符号切换函数，消除滑模变结构算法固有的抖振问题；为解决加速度受限问题，设计带辅助系统(AS)的制导律。数字仿真结果表明，所设计的制导律能以期望的攻击角度和落角精确命中目标，与现有的1阶滑模制导律相比，收敛速度更快，制导精度更高。     

带落角约束的空地导弹智能滑模末制导律研究

为了提高空地导弹的打击效能,追求最佳的毁伤效果,文中在解耦后的空地导弹目标相对运动模型的基础上,应用基于零化视线角速率的准平行接近原理及滑模变结构控制理论设计了带落角约束的空地导弹滑模末制导律.应用模糊控制理论与RBF神经网络理论,分别对滑模趋近系数与切换项增益系数进行自适应调节.最后,对文中所设计的末制导律进行仿真验证,仿真结果表明该末制导律能够以期望的落角命中目标,具有一定的理论参考价值.     

考虑目标机动和落角约束的二阶滑模制导律

针对末制导阶段导弹以期望的终端落角攻击高机动目标的需求,将Super-twisting算法与自适应滑模扰动观测器相结合,提出一种满足终端落角约束的二阶滑模制导律。目标机动带来的干扰导致系统扰动的上界未知,将目标加速度视为系统扰动,设计自适应滑模扰动观测器对系统扰动进行在线估计,通过对观测器增益进行自适应调整,克服传统观测器选取增益时依赖扰动上界的缺陷。设计改进的Super-twisting算法作为制导律的趋近律,在降低抖振的同时使制导律可充分利用导弹的过载能力,从而提升系统的收敛速度,解决传统Super-twisting算法中系统状态远离平衡点时收敛速度慢的问题。基于李雅普诺夫稳定性理论,证明该制导系统能在有限时间内收敛。数学仿真结果表明：自适应滑模扰动观测器和所设计制导律有效,自适应滑模扰动观测器能够准确跟踪系统扰动,所设计的制导律能够满足期望的终端落角约束,且具有较高的命中精度,脱靶量小于0.2 m。     

着靶角对PELE横向效应的影响

PELE是一种基于新型作用机理的弹药,能使目标产生明显的横向效应,对靶后目标形成有效的杀伤。为研究着靶角对PELE横向效应的影响,对不同着靶角下PELE侵彻靶板的过程进行了数值分析。结果表明:着角对PELE横向效应影响显著。当着角在0～60°,随着着角的增大,破片最大径向速度增大,散布面积增大,破片数量增多,横向效应增强;当着角大于60°,随着着角的增大,PELE横向效应逐渐丧失;当着角在30～60°,PELE横向效应和后效毁伤性能最佳。     

无动力动能弹命中角约束变结构导引律研究

基于变结构控制理论推导得出一种命中角约束下的导引律。以某型动能弹为例,分别针对固定目标和慢速移动目标开展了弹道仿真。计算结果发现,无论是打击固定目标还是慢速移动目标,动能弹都能够以指定的终端角度准确命中,而且命中目标时,动能弹的攻角和侧滑角均保持为0°,有利于提升动能弹的打击效果。动能弹在整个过程中,过载、攻角和侧滑角均满足限制条件,说明该弹着角约束导引律是可行的。     

一种同时具有攻击时间和攻击角度约束的协同制导律

为了实现多枚导弹从不同的方向对目标进行饱和攻击,建立了导弹和目标的非线性运动模型,并对模型进行归一化; 设定理想攻击时间和攻击角度,利用具有攻击时间约束的制导律得到初始猜测控制量,采用模型预测静态规划方法对控制量进行迭代更新直至满足脱靶量和角度约束条件,从而得到能够同时满足攻击时间和攻击角度约束的次优协同制导律。仿真验证结果表明:在合理给定理想攻击时间和攻击角度的前提下,本协同制导律具有良好的性能和较强的鲁棒性,且计算效率高,具有在线优化的潜力。     

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。     

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。     

带视线角约束的多导弹有限时间协同制导律

针对多导弹在平面内从各自期望方向同时击中机动目标的问题,提出了一种带视线角约束且能打击机动目标的有限时间协同制导律。基于平面内的导弹-目标相对运动方程建立了考虑视线角约束的多导弹协同制导模型;在视线方向基于多智能体协同控制理论和积分滑模控制理论设计了多导弹分布式有限时间协同制导律,以保证所有导弹打击时刻有限时间趋于一致;在视线法向方向采用非线性干扰观测器对目标加速度在有限时间内进行估计,并基于有限时间滑模控制理论设计了带视线角约束的制导律,以保证导弹击中机动目标且其视线角有限时间内收敛到期望值。通过仿真验证了所设计的协同制导律可使多导弹从各自期望方向同时击中机动目标。     

扩展弹道成型末制导律特性分析与应用研究

基于剩余飞行时间的指数函数构建了扩展的权函数和目标函数,引入常值机动目标,利用最优控制理论,扩展得到最优弹道成型制导律簇。针对无制导动力学滞后的制导系统,利用施瓦茨不等式,求解得到了在初始位置误差、方向误差、目标常值机动及终端落角约束作用下的制导律加速度指令解析解。分析指出,当罚函数中剩余飞行时间的指数大于0时,加速度指令在弹道末端趋近于0.利用无量纲化方法和伴随法,研究了含有一阶动力学滞后的制导系统在初始方向误差和终端落角约束作用下的无量纲位置和角度脱靶量特性。结果表明:当末导时间为制导系统动力学滞后时间常数的15倍左右时,落角约束、初始方向误差引起的位置和角度脱靶量均趋近于0;且初始方向误差角和终端落角方向相反时的位置和角度脱靶量要小于二者同号时的情况。     

一种控制多弹协同攻击时间和攻击角度的方法

为了提高导弹的突防及精确打击能力,提出一种对协同作战的导弹进行攻击角度和攻击时间控制的方法.选取一枚导弹作为领弹,以目标为球心,以领弹距目标的距离为半径构造虚拟球体,根据从弹的理想攻击角在虚拟球体上确定从弹所对应的虚拟点.建立从弹与虚拟点的相对运动模型,然后基于最优控制理论设计了状态调节器,控制从弹逼近且跟踪虚拟点,最后实现几枚导弹攻击时间和攻击角度的协同.为了降低对从弹需用过载的要求,对虚拟点的轨迹进行了改进设计.仿真结果表明,所提出的控制方法及对虚拟点轨迹的改进设计是有效的.     

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.     

串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹的数值模拟

利用移动载荷自定义程序的弹-靶分离方法,并结合Forrestal半经验靶体阻力函数,开展了串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹数值模拟。在实验验证计算模型及自定义程序可靠的基础上,研究弹-靶轴偏置、倾角、攻角等对串联随进弹侵彻弹道轨迹的影响规律。研究结果表明：弹-靶 轴偏置、倾角、攻角等因素对弹体的弹道轨迹及侵彻深度影响显著;预开孔孔道具有一定的引导侵彻作用;在弹-靶轴偏置、倾角及攻角的共同影响下,随进弹侵彻预开孔靶存在着跳飞可能。