基于粒子群算法的机动弹头再入弹道优化设计

在导弹机动突防的研究中,为合理设计与比较分析各种突防方案的优劣,必须首先了解突防弹头的可机动区域,即确定弹头的最小纵程、最大纵程和最大横程.基于粒子群优化算法,采用直接优化控制变量迎角和侧滑角的方法,对再入边界弹道进行了优化设计.为避免陷入局部最小值点、提高群体的多样性,根据再入弹道设计中控制变量的连续性特点,在粒子群优化算法的迭代公式中引入了平滑变异因子.以某机动再入弹头为例,分别得到了满足过程约束及终端状态约束的最大纵程、最小纵程和最大横程弹道.仿真结果表明,改进方法是可行的,可为弹道优化提供参考.     

基于导航点改进Gauss伪谱法规划滑翔导弹航迹

为了研究滑翔导弹的航迹规划问题,利用优化理论,规划了多约束条件下导航点之间的航迹。基于导航点位置改进Gauss伪谱法(Gauss pseudospectral method,GPM),利用改进GPM离散控制变量和状态变量,将最优控制问题转化为非线性规划问题,利用改进序列二次规划算法求解。GPM求解分段航迹规划问题,需要迭代获取下段航迹的飞行时间,降低了算法效率。改进GPM能够有效弥补单纯以时间为自变量带来的诸多规划中的不足,具有更为宽泛的优化目标适应能力。算例结果表明,改进后的算法能够准确、高效地规划一条合理的航迹,满足飞行约束条件。     

基于弹道导弹目标的动能拦截导引头的快速滤波算法

为实现动能拦截器导引头对弹道导弹目标的稳定跟踪,构建导弹自由段的运动模型和动能拦截器自身的误差分析模型,并通过相对运动关系推导导引头目标跟踪系统的非线性滤波模型.鉴于末段拦截的高时效性和快速收敛的滤波要求,采用基于在线协方差修正的扩展卡尔曼滤波对导引头目标跟踪系统的非线性模型进行仿真研究,仿真结果验证了导引头目标跟踪非线性模型的准确性和滤波算法的有效性.     

摆动式突防对比例导引弹道的影响分析及仿真

为提高弹道机动的有效性或合理设计拦截制导律,需要定性分析突防弹与拦截弹间的法向过载关系、视线角速度变化规律、拦截弹道的稳定性等问题.对相对运动方程的相关参数进行合理简化后,推导了由于突防弹机动引起的拦截弹比例导引弹道的视线角速度及需用法向加速度的解析公式;在考虑拦截弹制导系统时间延迟时,分析了比例导引弹道的稳定性条件;针对突防弹进行正弦机动的弹道模型,进行了拦截仿真,验证了解析公式的合理性.     

衍化的加速度再入制导律方案研究

传统的航天飞机再入制导采用的是标准轨道法,自适应能力较差,因此研究了其衍化算法.衍化算法通过对剩余航程的估算,周期性更新参考阻力加速度剖面.根据生成的参考剖面,侧向制导采用数字预测方法先后搜索了两次倾斜反向时刻;对参考阻力加速度剖向的跟踪采用反馈线性化方法.更新参考加速度剖面和搜索反向时刻的算法都是一维黄金分割法,因此衍化算法完全可由机载计算机完成.针对不同的再入飞行任务进行仿真,结果表明:制导方案都具有很好的稳定性和实时性.