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。     

基于神经网络的中制导律

基于神经网络的中制导律适合末段采用寻的制导的复合制导导弹。采用针对固定目标、同时能满足复合制导中制导要求的最优中制导律来提供神经网络的训练样本，通过遗传算法对神经网络的各个权值及各神经元的阈值进行综合寻优，以各时刻导弹及目标的位置坐标作为神经网络输入，经过计算输出相应的中制导指令。仿真结果表明基于神经网络的中制导律不仅能用于攻击固定目标及机动目标，同时能满足复合制导中末交班的各项要求。     

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。     

多高超声速导弹协同末制导律及可行初始位置域研究

针对多高超声速导弹以指定落角对目标进行饱和攻击的问题,提出一种具有攻击角度和攻击时间约束的末制导律,并基于此对导弹的末制导可行初始位置域进行研究。建立三维空间导弹运动模型,分别通过纵向通道和侧向通道制导指令实现落角和攻击时间控制,构成三维协同末制导律。考虑导弹过载和末速约束,采用上述制导律,以导弹末制导初始位置的坐标为设计变量,以实际攻击时间与理想攻击时间差为性能指标函数,建立并求解优化模型,得到导弹一维及二维可行末制导初始位置域。仿真结果表明:该三维协同制导律可使多导弹在同一指定时间以指定落角命中目标; 该位置域求解方法可求得给定约束条件下的各导弹末制导可行位置域。     

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。     

一种用于反攻击型无人飞行器的导弹末制导律

以反攻击型无人飞行器(AUAV)为工程应用背景。首先,基于导弹与AUAV类目标的非线性相对运动关系模型,给出了导弹的滑模变结构制导。然后,建立了模糊神经网络模型,利用模糊神经网络调整了引起抖振的参数,进一步削弱了滑模变结构制导律中存在的抖振。仿真结果表明:当AUAV作复杂大机动逃逸时,智能制导律能够以较短的时间和较小的指令加速度取得更小的脱靶量,与滑模变结构制导相比该制导律有较大的性能改善。     

基于三点法拦截几何的导弹滑模制导律设计

针对传统的三点法制导律在六自由度弹道仿真时的应用限制,设计了一种基于三点法弹目拦截几何的滑模制导律。在地面坐标系下利用方向余弦阵,推导出了三维空间中三点法制导律的弹目拦截几何; 将目标机动视为模型扰动量,建立了三点法拦截几何的状态空间方程; 基于滑模控制理论,通过选取合适的滑模面并通过极点配置确定其参数,设计了一种滑模制导律; 依据Lyapunov稳定性理论,对所设计的制导律进行了稳定性证明并进行了数值仿真。仿真结果表明,在导弹整个飞行过程中,坐标原点、导弹和目标始终都在一条直线上,严格符合三点法弹目拦截几何,并且制导指令相对平滑,符合实际需求。     

舰空导弹超视距拦截制导律设计与指令解算

针对舰舰协同制导舰空导弹超视距拦截低空飞行目标问题,在初制导段,设计了一种指数型制导律,保证导弹由发射姿态平滑快速地转至装定角;在中末制导段,应用最优控制理论,设计了对目标机动和视线角速率量测噪声具有强鲁棒性的最优制导律;考虑地球曲率,以经纬度位置为基准,通过一系列坐标变换,将目标信息变换到发射坐标系下,建立了制导律所需各种信号指令的解算模型.仿真结果验证了协同制导指令解算模型的正确性和制导律的可行性与鲁棒性.     

基于H2/H∞混合控制的空-空导弹鲁棒制导律的设计

针对空-空导弹在追踪平面内非线性运动问题,基于H2/H∞混合控制方法设计了H∞鲁棒制导律.根据导弹和目标在同一平面内的运动模型,由非线性H2/H∞混合控制理论,描述任意给定目标加速度、控制加速度指令,并由H2/H∞混合控制标准设计问题的解,得到系统具有一定性能指标的控制输入,实现H∞鲁棒制导律设计.最后的数值仿真验证表明所设计的鲁棒制导律是有效的.     

基于H2／H∞混合控制的空-空导弹鲁棒制导律的设计

针对空一空导弹在追踪平面内非线性运动问题，基于H2/H∞混合控制方法设计了H∞鲁棒制导律。根据导弹和目标在同一平面内的运动模型，由非线性H2/H∞混合控制理论，描述任意给定目标加速度、控制加速度指令，并由H2/H∞混合控制标准设计问题的解，得到系统具有一定性能指标的控制输入，实现H∞鲁棒制导律设计。最后的数值仿真验证表明所设计的鲁棒制导律是有效的。     

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.     

扩展的多约束最优制导律及其特性研究

为满足侵彻攻击空地导弹末端制导要求,解决当前多约束制导律终端攻角控制问题,设计了包含受剩余飞行时间决定的控制量权函数,并引入到最优问题的目标函数中,基于线性二次最优控制理论推导得到一种扩展的多约束最优制导律。利用指令随时间变化解析表达式及伴随系数法,对制导律加速度指令变化规律及无量纲脱靶量特性进行了研究,证明了制导律指令的收敛性,从而为终端攻角控制创造了有利条件。同时,讨论了制导律增益n的设计原则。结合工程应用的需要,分别提出了一种制导初始条件设计方法及最大需用加速度的估计方法,可有效减小导弹末端机动。通过仿真验证了制导律及分析结论的有效性。     

模糊扩展比例导引研究

为了提高导弹制导律的性能,研究了一种新的模糊扩展比例导引方法.在模糊扩展比例导引设计中,以视线角速度和视线角加速度为输入,通过输入的归一化处理和模糊制导指令运算得到基准的模糊控制指令调节因子,按照导弹最大法向加速度和指令调节因子形成制导指令.仿真结果表明,与传统的比例导引比较,提出的模糊扩展比例导引抗目标机动的能力强,控制能量要求低,脱靶量小.     

一种九状态重力转弯跟踪模型

目标运动参数估计方法直接影响导弹的制导精度。本文对制导参数的估计方法进行了研究,首先建立速度-转向-爬升坐标系,基于此坐标系对目标的加速度在三个坐标轴上的分量分别进行估计,由此将三维问题转化为一维问题来处理;其次,基于当前统计模型提出一种九状态重力转弯(Grivity Turning,GT)模型,利用预解矩阵法对九状态GT模型进行离散化,同时根据脉冲多普勒雷达导引头的特点,建立了雷达导引头的观测方程;最后,结合UKF滤波算法对制导参数进行估计。仿真结果表明,设计的方法对目标机动反应较为灵敏,具有较好的跟踪稳定性和收敛性,制导参数的估计精度满足制导律的基本要求。     

一种反馈线性化弹道跟踪制导律设计

针对防空导弹弹道跟踪问题,基于反馈线性化理论设计了一种弹道跟踪制导律。使用反馈线性化方法对导弹质点运动模型精确线性化;利用该线性化模型和线性二次型最优调节器(LQR)理论设计跟踪制导律,并给出制导系统工作流程;在存在初始误差和随机风干扰的条件下,将所设计的跟踪制导律应用于导弹质点运动仿真,并与基于小扰动模型设计的LQR跟踪制导律进行比较。结果表明,基于反馈线性化所设计的制导律性能更好。     

含落角约束打击运动目标偏置比例制导律设计

以打击地面运动目标为研究对象,提出了一种带落角约束的偏置相对比例制导律。利用弹目相对运动关系,将运动目标视为一个虚拟静止目标。进而,实际的制导指令可转化为虚拟制导指令,即相对飞行轨迹角变化速率的设计问题。再依据相对关系,采用瞬时变化及小角度假设推导得到了偏置指令项。通过要求相对飞行轨迹角速率与视线角成比例并包含一个附加偏置项,实际弹道倾角的约束控制可通过间接控制相对飞行轨迹角实现。由于所提制导方案需要剩余时间,推导得到了一种针对运动目标并考虑比例项和偏置项的剩余时间估计方法。仿真结果表明,该制导律可以对运动目标实现全向打击,并具有良好的制导性能。     

空对面主动雷达导弹末制导段弹道仿真

建立了空对面主动雷达制导导弹在中制导段后搜索、截获、跟踪并攻击目标的仿真模型,该模型包括导弹运动模型、导弹气动计算模型、自动驾驶控制模型、导弹引导模型、大气环境模型、目标位置模型、导引头搜索、截获及跟踪模型,并在一定条件下对导弹攻击弹道进行了仿真计算。     

目标指示信息延迟对反舰导弹末制导雷达参数装订的影响分析

目标指示信息延迟是影响导弹精确打击的关键因素之一。在分析目标指示信息延迟和导弹自控终点误差形式的基础上,根据目标点和导弹自控终点的位置关系,建立了反舰导弹末制导雷达最小扇面角计算模型。通过仿真计算,得出了不同延迟时间、目标参数、导弹航程和自导距离条件下反舰导弹末制导雷达最小扇面角,并根据实例提出了反舰导弹打击目标时末制导雷达参数装订的修订策略和决策建议。     

导弹模糊制导律

讨论了一种主动雷达导引导弹的模糊制导律。该制导律专门设计为对付高机动能力有人驾驶飞机的。所提出的模糊制导律吸收了由解析制导律的启发得到的知识。最后得到的制导律和基于扩展比例导引及微分对策论相比,具有较低的侧向加速度要求。给出的利用卡尔曼估值的仿真表明该规律具有鲁棒性。     

干扰利用最优末制导律研究及仿真

本文应用最优控制理论和扰动利用原理,推导了一种导弹干扰利用最优末制导律。此制导律以终端脱靶最小和控制能童消耗最小为性能指标,在三维空间的复合制导体制中可以用于拦截空中机动目标。并将诸如重力、目标机动及作用在导弹上的阵风等外加影响以波形干扰的形式直接反映在制导律中,同时还相应讨论了适合干扰利用最优控制的剩余飞行时间估计方法,其中考虑了导弹轴向加速度和波形干扰的影响。