飞航导弹变结构控制

飞航导弹的运动模型可以表示成一种四块对角结构,本文对一,二层模型进行了仿射型化,从而使块对角结构具有分层仿射型特点。然后,本文提出了滑动模块对角控制器的设计方法,成功地实现了飞航导弹非线性控制系统的设计,仿真结果表明：这种设计方法具有很强的模型鲁棒性。     

飞航导弹运动非线性模型研究

对战术导弹的运动方程进行了块对角处理，推导了巡航导弹的运动方程并进行了块对角处理，从而得到了飞航导弹运动的一般表达式。这是一种很有特色的块对角模型，飞航导弹的这种块对角非线性系统模型将会给导弹控制系统的一体化设计带来很大的方便。     

垂直发射反坦克导弹控制系统关键技术研究

以垂直发射的反坦克导弹为研究对象,介绍了国内外在垂直起飞-快速转弯、全方位发射以及制导律等若干关键技术方面的研究现状,指出了气动力/推力矢量复合控制技术是解决快速转弯的有效策略,空中自主完成全方位快速转弯是全方位发射的关键。以比例导引为基础的滑模变结构多条件约束制导律是反坦克导弹制导控制的研究方向,分析了反坦克导弹滚转飞行、大攻角飞行过程中存在的问题并提出了解决方案。     

大离轴发射空空导弹初制导律

讨论了大离轴发射条件下战术寻的导弹在最大可用攻角受限制时的最优转弯问题,依据bang—bang控制理论,设计了水平面内导弹的最优转弯导引律及控制律。仿真分析的结果表明,最优转弯律在大离轴发射条件下是有效的。     

垂直发射导弹弹体全方位最速滚转控制律设计

以某新型反坦克导弹为研究对象,分析了转弯过程中弹体滚转对偏航通道的马格努斯效应,探讨了在复合联动舵机的快速响应条件下,弹体快速准确完成初始段转弯、全方位飞行的垂直发射的理论与工程方法。建立了导弹的全方位发射制导控制模型,并设计了基于极小值原理的弹体最优滚转角控制律;考虑弹体与舵机约束,提出了一种适用于工程实际的弹体滚转角控制函数优化模型。仿真结果表明,在保证导弹姿态稳定所需时间基础上,弹体能以较快的速度按照所设计的滚转角控制律完成全方位滚转,实现了导弹在空中自主完成全方位发射所需的弹体滚转。     

推力矢量燃气舵在空空导弹上的应用研究

从气动角度,依据研究模型,运用典型条件,使用定性定量的方法对推力矢量燃气舵对导弹大攻角转弯和控制特性产生的影响进行了分析研究,指出推力矢量燃气舵控制对导弹的转弯速率贡献很大,燃气舵对超大攻角下的纵向控制和滚转控制等性能起着重要或决定性作用,以及在不同飞行条件和攻角下燃气舵对操纵力矩系数的贡献。根据对滚转控制的分析,指出了空空导弹选用燃气舵进行推力矢量控制的重要因素,及燃气舵对导弹性能带来的其他影响。     

大离轴发射条件下空空导弹快速转弯制导律研究

针对大离轴发射条件下的近距格斗导弹,分析了大离轴制导的要求,提出了适用于大离轴制导阶段的快速转弯制导律,并进行了推导及分析。在建立的制导系统仿真模型的基础上,进行了数字仿真,结果表明快速转弯制导律有效的提高了导弹大离轴发射截击目标的能力。     

推力矢量控制空空导弹敏捷转弯弹道优化

针对推力矢量控制的空空导弹敏捷转弯问题,根据推力矢量控制的特点,建立推力矢量控制力学模型;由于敏捷转弯姿态角变化范围大,为避免欧拉角导致的奇异问题,用四元数法建立导弹的六自由度运动方程。以转弯时间最短为指标,以推力角为控制量,以导弹姿态和速度方向均达到指定角度为终端约束条件,建立敏捷转弯最优控制问题模型。以某使用推力矢量控制的空空导弹敏捷转弯为例,用伪谱法求解其最短时间内完成转弯所需的推力矢量控制,得到满足约束要求的最优弹道和推力角变化规律。     

舰载共架垂直发射导弹发射时间协调

为了避免发射和飞行中2枚导弹的相互干扰,研究了共架垂直发射导弹的发射时间协调,基于垂直发射导弹发射初始段的运动特性,考虑垂直上升段和程序转弯段的弹道散布误差,建立了弹道散布体时域模型; 引入距离裕度的概念,对不同发射时刻下2枚导弹的预定弹道管道进行冲突检测,并根据距离裕度确定导弹发射间隔时间。仿真结果表明,得到的冲突检测与消解的时间在100 ms级,满足实战要求。     

导弹非线性系统的飞行控制

文献[1,2]给出了块对角非线性系统相对度分解设计理论和导弹的块对角控制器。为解决某型反舰导弹诸问题,进行了大量的数学仿真,并与该导弹原控制系统的仿真结果作了对比。     

Design and Simulation of TF and TA Controller for Missile

A nonlinear terrain following(TF) and terrain avoidance(TA) controller is proposed for missile control systems. Based on classical TF algorithm (adaptive angle method), a new method for TF controller is proposed by using angle of attack. A method of obtaining terrain outline data from digital elevation map (DEM) for TF control is discussed in order to save store space. A TA algorithm is proposed by using bank-to-turn technique. The block control model, which is suitable for backstepping design, is given for nonlinear model of missile. Making full use of the characteristics of the system and combining block control principle and backstepping technique, a robust controller design method is proposed. Uncertainties in every sub-block are allowed, and can be canceled by using the idea of nonlinear damping. It is proved that the state tracking errors are converged to a neighborhood of the origin exponentially. Finally, nonlinear six-degree-of-freedom simulation results for the missile model are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed control law.     

潜艇垂射导弹出筒姿态的研究

导弹出筒姿态是影响全系统性能的重要因素.通过建立潜射导弹动力学模型,研究了艇速、适配器刚度等发射条件对潜载垂直发射导弹在横向流作用下的受力和出筒姿态参数的影响.数值解析结果表明,增大艇速会使导弹的承受载荷变大,出筒姿态恶化;提高适配器的刚度可以有效减小弹体出筒时的俯仰角度以及角速度.     

垂直发射型舰空导弹比例导引三维弹道仿真研究

在对垂直发射型舰空导弹典型飞行弹道进行分析的基础上,将导弹运动学弹道分成无控段、转弯段和制导段,根据导弹弹道特征和制导特性,分别建立和推导了各段弹道的仿真模型.利用MATLAB语言的图形界面集成开发环境GUIDE创建了三维弹道仿真验证和演示软件,以检验弹道仿真模型的正确性和适用性.     

Modeling and Simulation for Gliding Missile with Large Aspect Ratio

An improved STT (skid to turn) autopilot was developed to solve the problem of roll control saturation for the gliding missile with large aspect ratio. A lateral acceleration feedback was introduced in the roll channel of the autopilot to ensure that the roll angle could closely follow the lateral acceleration,so that the sideslip angle and the roll rudder deflection could be reduced,and the roll control saturation was avoided. A six-DOF ( degree of freedom) nonlinear simulation model was set up. The simulation results indicate that the model and the control scheme are effective.     

导弹起竖过程的非线性预测控制

为解决导弹起竖过程中的快速性和稳定性问题,提出了采用基于神经网络的非线性预测控制方案,构造了基于BP神经网络的起竖过程单值非线性广义预测控制模型,推导了模型的最优输出控制量的求解算法,并给出了单值非线性广义预测控制的具体实现步骤,最后以典型非线性模型和导弹模型进行了仿真,结果显示控制方案取得了满意的效果。     

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.     

姿控导弹非线性稳定性的分叉分析

应用分叉理论研究了某姿控导弹非线性动力学系统的全局稳定性,给出了导弹动力学系统的数学模型,对导弹开环和闭环纵向稳定性进行了计算分析.沿某典型弹道对该导弹的全局非线性稳定性进行了分析和评估,给出了导弹能够稳定飞行的指令范围和平衡点及其稳定性随姿控指令的变化.研究结果表明,导弹闭环系统的稳定性是令人满意的,但在低空姿态角对舵偏角过于敏感,可能导致飞行中出现小幅振荡现象.     

模糊控制在飞航导弹自动控制系统中的应用

研究模糊控制在飞航导弹自动控制系统中的应用,首先对自动控制系统的整体结构进行分析,然后在导弹姿态控制回路中应用模糊控制理论设计模糊控制器,用于对导弹姿态运动实施控制,进而设计仿真模型,通过仿真实验展示该控制器良好的品质,验证设计的正确性及将模糊控制理论应用于飞航导弹自动控制中的可行性和有效性,为模糊控制与导弹传统控制及其它非线性控制理论相结合,以进一步提高导弹控制系统性能奠定基础。     

基于蒙特卡罗方法的导弹砸舰概率建模与仿真

舰载导弹垂直弹射升空后主发动机如果未能正常点火则对作战中的舰艇安全造成严重威胁。针对目前空中未点火导弹空中运动作为自由落体运动导致导弹落点精确度不高的问题,对模型进行改善。在考虑舰艇的行进速度和摇摆运动对舰载导弹离轨参数的影响基础上,建立导弹发射初始速度模型以及导弹质心运动模型,然后模拟舰艇实际作战海情,根据蒙特卡罗方法对导弹砸舰概率进行建模与仿真,分别计算出了导弹采用垂直发射和近似垂直发射方式的砸舰概率,并通过分析概率数据提出了降低砸舰概率的舰艇航行方式,为工程上解决空中未点火导弹砸舰问题提供了理论依据。