一种基于零脱靶量的最优制导律设计

基于导弹和目标的三维相对运动关系,提出了一种三维非线性的最优制导律.在导弹和目标的三维相对运动方程的基础上,区别于以往的以视线角和视线角速率作为状态变量的方法,而采用以相对距离和相对速度作为状态变量的方法建立了一种新的状态方程,然后基于零脱靶量的思想,利用最优控制相关理论,设计了一种三维非线性的最优制导律.分别针对匀速运动的目标和大机动目标,用所设计的制导律和比例导引律分别进行了数学仿真,结果表明,所设计的最优制导律能有效地拦截机动目标,其性能优于比例导引律.     

不同制导信息带落角约束末制导律设计

对地制导武器在命中目标时,不仅希望得到最小的脱靶量,还希望命中目标时弹体姿态最佳,从而使战斗部能够充分发挥其作战效能,取得最佳毁伤效果,这就对导引任务的实现增加了终端角度约束。然而传统的导引方法并不能满足这一需求,所以带落角约束的制导律研究就显得尤为重要。本文根据反辐射制导武器导引头特点,在不同的制导信息下,引入了两种具有终端角度约束的导引律,并给出了详细的推导。最后通过仿真对这两种导引律的制导性能和适用条件进行了比较。仿真结果表明,以角度为制导信息的角度反馈型制导律具有计算量小,容易实现等优点,且在引入导引头测角误差后,对导引头的测角误差具有较大的鲁棒性。     

导弹中末制导导引律转换研究

研究了导弹由中间段制导律向末段制导律转换的问题,提出了一种可变导引系数的组合制导律,即可变系数组合比例导引律(ACNC).仿真结果表明,该导引律总体优于纯比例导引和固定系数组合比例导引律,中末段弹道过渡平滑,衔接良好,能顺利完成中末段交班,同时降低了导弹的需用过载.     

一种新的具有攻击角度约束的末制导律设计

研究导弹末制导性能优化问题,在末端要满足攻击角度的约束条件,要求优化空地导弹末制导命中目标精度性能.针对导弹和地面目标所形成动态系统的非线性运动学关系,通过分析导弹在终端命中点角度约束条件,并利用零化视线角速率的设计思想,根据滑模变结构控制理论,提出了一种非线性滑模设计方法,得到了具有攻击角度约束的导弹的末制导律.同时利用Lyapunov稳定理论严格证明了制导系统的全局渐近稳定性.把末制导律应用于导弹系统并进行仿真,结果表明,在不需要任何目标运动信息的情况下,导弹都能获得期望的攻击角度约束和制导精度,证明导弹制导算法对地面目标有较强的鲁棒性.     

基于DDPG算法的末制导律设计研究

末制导律设计是拦截系统中的关键技术,常用的比例制导律及其变型在目标大机动时性能下降,且受到导航比的影响.提出基于DDPG算法的末制导律设计方法,通过对拦截问题的环境状态和动作(控制量)进行设计,实现了从仿真环境交互数据中学习回报最优的制导律;与传统方法相比,该无模型方法更具灵活性;针对强化学习方法动作集假设偏置弱带来训练效率低的问题,进一步提出将导航比作为决策优化参数,加速了训练过程并实现动态调整比例制导律中的导航比.对比实验表明,两种强化学习末制导律设计方法获得了优于比例制导律及其变型的拦截效果,展现出良好的研究前景和潜在的应用价值.     

侵彻型制导炸弹垂直攻击末制导律研究

侵彻型制导炸弹不仅要求较高的制导精度,而且要求命中目标时具有较大的弹着角.针对加装导引头的侵彻型制导炸弹垂直命中目标的要求,设计了一种非线性制导律,建立三维空间弹目相对运动的非线性模型,根据非线性系统输入输出解耦控制思想,并充分利用弹上组合导航系统和导引头提供的丰富制导信息,设计了一种能够保证弹目视线角速度趋于零,同时保证视线倾角趋于垂直的非线性制导律.仿真结果表明,上述制导律能够满足脱靶量和侵彻型制导炸弹对末端弹道倾角及攻角的要求,性能优于传统的带落角约束的最优导引律.     

末制导中估计器与制导律设计方法新进展

对末制导中估计器与制导律设计方法的最新进展进行了较为全面的综述. 首先根据确定性等价定理(Certainty equivalence principle, CEP)是否成立,给出了现有设计方法的三种分类; 随后对三类方法中典型算法的基本思想、优缺点以及相互关系做了详细介绍; 最后提出了进一步优化现有估计器与制导律设计的新思路,并展望了改善大机动目标拦截末制导性能方法的发展方向.     

基于MGEKF的反辐射无人机末制导律设计

针对反辐射无人机攻击空中机动目标的特点,提出了一种利用MGEKF滤波算法估计无人机-目标接近速度信息的变结构导引律;该导引律利用变结构控制的干扰不变性特性,将目标机动看成是未知的有界干扰,实现了目标有界机动条件下视线角速度的零化;同时针对无人机和目标的接近速度信息不能直接测量的特点,对典型的目标运动模式进行运动状态估计;最后在无人机非线性六自由度仿真模型上仿真证明,其末制导精度优于传统广义比例导引律,且具有较好的工程应用前景。     

三维末制导律设计与仿真

运用H_2/H_∞混合控制设计了三维末制导律,并对制导律进行了仿真验证.设计过程中,首先建立了三维导弹拦截问题的非线性数学模型,运用耗散性原理给出了混合H_2/H_∞性能指标的计算方法,依据该性能指标推导了与H_2/H_∞混合控制相关的哈密尔顿-雅可比偏微分不等式,通过不等式的求解,最终给出了制导律的解析解.最后的仿真结果表明,该制导律在目标机动信息完全未知的情况下,仍然能够迅速命中目标,具有较强的鲁棒特性,同时也获得了良好的动态性能品质.     

基于变速趋近律的离散滑模末制导律设计

针对离散化的末制导模型,基于一种新型离散变速趋近律设计了离散滑模制导律。利用该新型离散变速趋近律的特性消除了视线角速率的稳态振荡,使其渐进地趋于原点,并显著降低了系统抖振。将目标机动视为未知不确定性,采用干扰观测器方法对其进行在线估计和补偿,无需知道不确定性的界,只需知道其变化率有界,且无需满足匹配条件。仿真结果表明,所设计的基于新型离散变速趋近律的滑模制导律对目标机动具有鲁棒性,且无稳态振荡和系统抖振。     

空空导弹变结构末制导律研究

在空空导弹末制导段中,为了提高对目标未知逃逸机动的鲁棒性,提出了变结构末制导律。以零化视线角速度为切换面设计了末制导段针对目标逃逸的变结构制导律,研究了将目标机动作为干扰情况下变结构制导律满足稳定性的条件。针对变结构制导律中滑动模态的颤振问题,提出用一次函数取代传统变结构制导律中的符号函数,从而对变结构制导律加以改进而改善由于符号函数而产生的滑动模态的振颤现象。仿真结果表明,提出的经过改进的变结构制导律结构简单,易于实现,且具有良好的导引精度。     

基于二阶滑模的鲁棒最优末制导律设计

针对传统最优末制导律鲁棒性较差,对外扰及参数摄动敏感等不足,提出一种基于二阶滑模控制技术的鲁棒最优末制导律设计方案.首先以俯冲平面上的末制导律设计为例,设计二阶滑模控制以实现滑动模态及其导数在有限时间内收敛.然后考虑系统存在不满足匹配性条件的参数不确定性和外部扰动,利用基于自适应的super-twisting算法设计不连续项,以保证所设计的二阶滑模最优末制导律的连续性.最后基于Lyapunov的稳定性理论证明及仿真结果均表明,所设计的末制导方案具有很高的命中精度及较强的鲁棒性.     

攻击大机动目标的变结构末制导律设计

研究优化末制导的性能问题,针对导弹动态系统的非线性关系,通过分析导弹和目标的相对运动系统状态方程的可观性,为了攻击大机动目标,提出修正极坐标系,根据非线性系统鲁棒控制理论和滑模变结构理论来设计导弹的末制导律,实现对目标机动加速度的界进行在线估计,同时保证系统稳定.把制导律应用于导弹系统并进行仿真,结果表明,导弹和目标的视线角速度趋于零,从而保证目标拦截成功.证明导弹制导算法对大机动目标有较强的鲁棒性,制导律应用于导弹攻击大机动目标是有效的.