再入飞行器高空最优制导律

研究了在降弧段进行高空机动的再入飞行器的最优制导律．采用最优控制理论推导出具有再入约束条件的高空最优制导律，给出了剩余时间的计算方法．仿真结果表明，此制导律可用于再入飞行器的高空机动飞行．     

再入飞行器高空机动飞行的最优制导律分析

研究了在降弧段进行高空机动的再入飞行器最优制导律。给出了一种新的飞行器运动数学模型和这一模型下的最优制导律以及再入飞行器发动机工作时间、过载系数和估算方法。解算结果表明，该模型和制导律可用于再入飞行器的高空机动飞行控制。     

过载限制下的最优气动力辅助异面变轨

以变轨能量消耗最小为优化目标,应用极大值原理研究了飞行过程受过载限制和升力系数约束下的气动力辅助异面变轨问题．飞行过程分成自由弧段和约束弧段两种类型,给出了变量的微分方程和共轭变量的微分方程,讨论了升力系数和滚转角的最优表达式,给出了约束弧段起、止位置的角点条件和终端的横截条件,并给出了数值算例,结果表明过载限制对控制参数的影响较大     

实现大空域变轨的最优制导律研究

为了对抗敌方预警系统的跟踪、预测以及远程防空导弹的拦截,反舰导弹的飞行弹道应采用大空域变轨弹道.将弹目相对运动分解为俯仰和航向两个平面内的运动,考虑了制导过程中能量消耗最小以及末端角度要求,分别设计了两个平面内的最优制导律.利用该制导律可以引导反舰导弹向大空域内任何虚拟目标进行变轨机动,从而实现了各种各样的大空域变轨弹道.只要虚拟目标参数设置合适,反舰导弹的各项性能指标均能满足要求.弹道仿真表明了所设计的最优制导律的有效性.     

可重复使用航天器再入协同制导研究

从可重复使用航天器(Reusable Launch Vehicle,RLV)协同飞行任务需求出发,针对多RLV再入协同制导问题进行研究,设计了一种再入协同制导方案,重点对再入协同制导律进行设计.该再入协同制导方案分为3部分:第1部分是再入前弹道规划,设计了基于伪谱法的轨迹规划方案,以时间协同作为约束条件,初步设计出满足协同要求的再入轨迹;第2部分是时间协调策略设计,以再入飞行时间可知性为目标,通过伪谱法对RLV的飞行时间进行预测,实现多RLV的再入协同飞行时间协调;第3部分是基于滚动时域控制思想的再入协同制导律设计,以飞行时间可控性为目标,将飞行时间作为强约束,使用伪谱法生成制导指令.最后通过仿真验证了再入协同制导律的制导性能和整个再入协同制导方案的有效性.     

载人飞船再入大气层的最优轨迹与制导研究

研究了载人飞船以弹道－升力方式再入大气层的最优轨迹和最优反馈增益的基准轨道制导法，组合快速预报法，对两种制导法进行了比较，从而得出了几个重要结论。     

用有限升力控制的最优再入机动

本文应用格林理论来求得最优升力控制,即在最大升力系数有限制的情况下,在规定的初始和最终高度和飞行路线角之间控制高速飞行器的再入。要求极值的性能指标是最终速度、距离、时间或热输入。对问题的阐述引向线性控制,而且最优机动包括最大升力/最小升力或最小升力/最大升力的非单一路线。导出用这样的系列可达到的最终状态的条件。只考虑下降或上升弹道。推导解析解和确定转接点的位置和各子弧段的次序。用图形提供参数研究的无量纲形式结果。     

制导炸弹最优滑翔特性研究

研究制导炸弹在大气中保持最优水平滑翔特性，通过引入无量纲变量将制导炸弹状态方程组转换成简洁的无量纲形式，并以升力与重力相平衡的水平飞行准则，利用范化升力系数的定义，得出最大纵向距离和最大持续时间的解析解。该解析解的意义在于将最大纵向距离和最大持续时间表示成高度的函数。对应不同的高度，可以利用解析解直接得到相应的最大值。     

基于深度学习的高超声速飞行器再入预测校正容错制导

针对故障条件下高超声速飞行器的容错制导问题,提出一种基于深度学习的预测校正容错制导算法。在纵向制导律设计中,求解故障下满足配平要求的攻角剖面和升力、阻力系数;构建并训练输入端包含升力、阻力系数变化量的深度神经网络来预测落点,以避免传统预测校正制导算法中大量的积分运算;侧向制导采用基于航向角误差走廊的倾侧角反转逻辑;构造扩张状态观测器对气动参数变化量进行估计,实时输入深度神经网络。仿真结果表明,所设计的容错制导算法制导精度高、实时性好,且在故障和参数摄动条件下能实时解算出满足飞行要求的制导指令。     

基于Fluent的末制导炮弹初始段气动仿真

利用商业CFD软件Fluent对某型末制导炮弹在不同攻角、不同飞行马赫数的气动力进行计算，得出该型激光末制导炮弹升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数随飞行马赫数和攻角的变化规律，并对结果进行了分析。     

滑翔飞行器多投放条件下飞行性能优化

滑翔飞行器一般可在较大空域和速域范围内的多种条件下投放使用。为综合提升滑翔飞行器多投放条件下的射程,以飞行性能分析中的最大射程分析为核心,兼顾最大射程的制导控制系统设计实现问题,建立包含几何外形、气动、结构质量和飞行性能4个学科的多学科分析模型。前3个学科主要为飞行性能分析提供必要的数据支持;飞行性能学科模型则在控制系统、弹道和制导律设计基础上,采用弹道仿真进行最大射程分析。针对滑翔飞行器增程优化对满足约束的初始设计方案需求,以美国联合防区外武器为参考,设计了满足约束的初始方案。在此基础上,对初始方案进行多投放条件下飞行性能分析。结果表明：初始方案的飞行性能与联合防区外武器的实际能力接近;调用多学科分析模型用于增程优化中不同设计方案的评价,最终方案的综合射程得到一定提升。     

一种分析横向静不稳定导弹飞行攻角边界值的方法

工程设计初期,控制系统设计人员需要对气动特性进行快速分析,判定导弹能否满足制导控制系统的性能要求。文中以常见的几种横滚控制结构为基础,分析了横向静稳定性对控制系统的影响,并给出了控制系统最大稳定边界的计算方法。该方法物理概念清楚,计算简单,经数字仿真验证,所得到的飞行攻角边界值准确,可用于对气动外形和控制系统性能的评估。     

Optimal Gliding Guidance of Vertical Plane for Standoff Released Guided Bomb Unit

Optimal gliding guidance for a guided bomb unit in the vertical plane is studied based on nonlinear dynamics and kinematics.The guidance law is designed under minimum energy loss index.To avoid the complexity in solving two-point-boundary-value problems,the steady-state solutions of the adjoint states in regular equations are suggested to be used.With these considerations,a quasi-closed,optimal gliding guidance law is obtained.The guidance law is described by the angle of attack in a simple nonlinear equation.An iterative computation method can be easily used to get the optimal angle of attack.The further simplified direct computation algorithm for the optimal angle of attack is also given.The guidance properties are compared with those of maximum lift-to-drag angle of attack control.The simulation results demonstrate that the quasi-closed,optimal gliding guidance law can improve the gliding phase terminal performance with significant increase in the altitude and much little decrease in the speed.     

防区外投放制导炸弹滑翔段垂直面最优制导

研究了制导炸弹质点非线性运动模型条件下垂直面能量最省最优滑翔问题。为避免采用两点边界值计算带来的复杂性,以协态变量稳态解为基础求得了最优滑翔攻角的近似解析解。最优攻角满足非线性方程,需要采用叠代方法求解。为方便工程应用,给出了简化的最优攻角直接计算方法,并与最大升阻比攻角滑翔控制进行了制导性能比较。仿真结果表明,本文的最优滑翔制导律能够明显改善滑翔末端性能,滑翔末端高度得到较大增加,而速度减少不大。     

一种基于神经网络的最优中制导律

对于中远程导弹中制导段,提出了一种基于神经网络的最优中制导律,这种制导规律通过离线学习,能够在线实时工作.研究和仿真分析表明这种基于神经网络的最优中制导律与其他末制导律配合,可有效提高导弹拦截机动目标的性能.     

地对空导弹空间最优制导律

本文运用最优控制理论中的伴随矩阵变换法,推导了一种用于地对空导弹的空间最优制导律.将发射瞬时所确定的空间平行接近弹道作为基准弹道,把由于各种干扰而产生的相对基准弹道的偏离作为偏差来处理,最优控制律使这种偏差最小.计算机仿真结果表明该空间最优制导律可拦截机动目标,具有较好的制导精度.制导算法在导引头坐标系中以反馈形式给出,在弹上使用,实现起来比较简便,适用于在线运算.     

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。     

固定翼垂直起降无人机过渡机动优化控制分配研究

以一种固定翼垂直起降无人机为研究对象,研究其6自由度过渡机动非线性优化控制分配问题。基于增量动态逆（INDI）方法设计全局化控制器,并利用该方法降低控制模型中的不确定性对控制效果的影响。针对无人机控制冗余和耦合问题,在INDI基础上提出一种2级递进式优化控制分配方法,对航迹和姿态控制回路中的控制变量增量进行综合优化分配。该优化控制分配方法可以将非线性耦合控制分配问题转化为线性优化问题求解,避免了迭代计算,同时提高了求解速率。针对优化分配中的目标函数设计动态权值选取方案,使无人机能够根据任务需求和飞行状态调整优化分配侧重方向并确保优化结果的合理性。仿真结果表明,该无人机能够很好地跟踪过渡机动航迹,控制分配方法可行。     

反舰导弹最优末制导律及其仿真研究

选择合适的末制导律是实现反舰导弹精确制导的重要因素。以最优控制理论和飞行力学原理为基础。针对目标作加速直线航行和机动转弯两种情况，文中研究了兼顾脱靶量和能量消耗两个性能指标的反舰导弹最优末制导律。在求解最优末制导律时，引入伪控制变量的概念来简化问题求解的复杂度。仿真结果表明．文中所设计的最优末制导律在制导过程中能量消耗少、脱靶量小、制导精度高．且算法简单。     

再入飞行器平飞段多约束制导方法

以再入飞行器为背景,研究了可满足终端经纬度、高度及速度约束的平飞制导方法。在纵向及侧向2个通道内分别引入需要过载作为中间控制量,以简化运动方程及制导律设计; 针对运动方程的非线性特征,利用反馈线性化方法分别推导了可实现等高飞行并消除航向偏差的过载指令; 利用射程微分及速度微分解析预测终端速度,根据剩余速度添加侧向机动以实现减速控制; 最后将需要过载转化为姿态角指令以完成制导任务。CAV-H飞行器制导实例仿真表明,该方法能够实现等高飞行并高精度地满足终端约束,对初始偏差具有较强的鲁棒性,并能完成多样化的制导任务。