被动式鱼雷的自适应变结构制导律设计*

针对被动方式下鱼雷-目标的制导参量不能精确已知而引起的制导精度差的问题,本文研究了一种应用于被动式鱼雷上的自适应变结构制导律,并对其进行了理论推导和仿真验证.研究结果表明:该制导律对干扰和参数摄动具有很强的鲁棒性,即使目标机动,仍然具有很高的命中精度.该算法实现简单,便于工程应用.     

鱼雷水平面模糊变结构制导律设计

研究了一种鱼雷水平面模糊变结构制导律，此方法粗略地估计出目标法向加速度的大小，并以此为依据自动调整变结构制导律中变结构项的系数大小。对其进行了理论推导和仿真验证，研究表明，该导引律很好的抑制了干扰和参数摄动，对目标机动具有强鲁棒性．模糊规则的应用，消除了抖动，对不同机动程度的目标，能保证命中精度．     

基于变结构控制的反鱼雷鱼雷导引律鲁棒性研究

为了解决水下目标信息参数测量数据率低带来的制导困难问题,设计了基于变结构控制的反鱼雷鱼雷（ATT）导引律,导引律中取变结构控制器使得ATT与来袭鱼雷间视线角保持恒定,且控制器对模型参数摄动具有强鲁棒性。理论分析表明,模型参数摄动不影响导引律的稳定性,ATT和目标间视线角能够保持恒定。仿真结果验证了该导引律对模型参数摄动具有强鲁棒性,ATT能够精确命中目标。     

一种优化的鱼雷垂直命中最优导引律的研究

文中应用最优控制理论,研究了垂直命中过程中最小能量控制的最优导引律.针对鱼雷航行过程中速度会有变化的情况,推导出更精确的剩余时间,对导引律进行了改进.仿真结果表明,所推导的优化导引律在制导过程中具有能耗少,制导精度高等性能.     

基于变结构控制的反鱼雷鱼雷导引律设计

针对传统鱼雷导引律命中精度低、弹道法向过载大的不足,设计了基于变结构控制的反鱼雷鱼雷(ATT)导引律。该导引律以反鱼雷鱼雷和目标鱼雷之间运动关系数学模型为基础,建立了以航向角作为控制量,视线角速度作为滑模面的变结构控制模型,该模型所需参数少,且模型参数能够自适应调整。理论推导和仿真结果表明,该导引律对模型参数及环境干扰具有很强的鲁棒性,弹道稳定平滑,具有非常高的命中精度。     

基于扩张状态观测器的反鱼雷鱼雷迎面拦截制导律

基于雷目相对运动方程,把迎面拦截问题描述成具有终端角约束的最优控制问题,针对鱼雷自导头难以测量视线角速率的难题,提出了一种基于扩张状态观测器的目标视线角速率实时在线估计方法,同时估计出目标机动引起的不确定干扰量,并基于线性化的侧向运动方程求解出反鱼雷鱼雷舵角控制指令,从而实现了含有干扰补偿的迎面拦截最优制导律。仿真结果表明,与传统的比例导引律相比,该最优制导律具有很好的迎面拦截效果。     

水下自导武器导引律研究

水下声自导武器的传统导引方式存在着种种缺点,已经不适合现代鱼雷的战术要求。对水下声自导武器的导引方式作了研究,并利用滑模变结构控制理论,推导出一种以航向角为控制律的导引方式。该控制律有别于基于角速率的导引方式,保证了鱼雷在数据率较低且不固定以及存在自导盲区的情况下,仍能够以较高精度命中目标,因而能更好地适应水中导引的特点。仿真表明,该导引律实现简单可靠,鲁棒性强,攻击弹道平滑,对水中目标有较好的制导性能。     

目标末端逃逸的变结构制导律研究

在变结构控制理论的基础上。以零化视线角速度为滑动面设计了一种应对弹道末端目标机动逃选的变结构制导律，分析和推导了该制导律对目标机动的鲁棒性，并得出弹道收敛的条件。仿真结果表明，该制导律算法对目标的不同的末端逃逸方式具有强的鲁棒性，保证了较高的制导精度。     

利用遗传算法的垂直命中导引律研究

导引问题是鱼雷实现精确制导,完成对目标有效攻击的关键.本文主要研究了将遗传算法用于鱼雷垂直命中导引问题.首先研究了遗传算法用于鱼雷导引的可行性和优势,在研究了遗传算法特性的基础上,提出了一种基于遗传算法的逐次变提前角自导导引算法,并且进行了相应的仿真试验研究.仿真结果表明,本文提出的基于遗传算法的垂直命中导引律具有响应速度快、鲁棒性强的优点,很好地解决了鱼雷导引过程中导引律的收敛性问题,具有工程实用价值.     

基于零效脱靶量的制导估计一体化方法

为提高反临近空间高超声速目标的拦截精度,提出一种基于零效脱靶量的制导估计一体化设计方法,通过对目标拦截的制导估计问题分析,建立制导估计一体化设计的系统模型,并对具有目标机动补偿的零效脱靶量制导律进行设计。在目标状态信息可量测的条件下,零效脱靶量制导律与比例导引法相比,其制导性能略高;在目标状态信息不可量测的条件下,基于零效脱靶量的制导估计一体化设计方法对目标加速度的估计误差更小,制导精度也更高。利用该方法可以较好地跟踪目标机动,减小估计延迟对制导精度的影响,具有较高的制导精度和较强的鲁棒性。     

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。     

基于以太网的鱼雷声光复合制导全弹道仿真平台构建

光纤线导＋声尾流制导的复合制导方式能够较好地克服单一制导方式的缺点,提高鱼雷武器在复杂水声物理场环境中对目标的探测距离和导引精度。本文研究了鱼雷射前流程,作战态势,线导方法以及舰船尾流模型和尾流自导检测模型等内容,完成了基于以太网的鱼雷线导＋尾流制导全弹道仿真平台构建,为下一步半实物鱼雷全弹道仿真平台构建提供技术支撑,可以支持完成复合制导鱼雷的使用方法和性能评价等一系列研究工作。     

考虑布儒斯特角约束的超低空机动目标拦截

为了提高防空导弹雷达导引头对超低空目标的探测跟踪精度,建立了超低空拦截模型; 基于变结构原理,设计了一种自适应变结构末制导律,并对该制导律进行了仿真验证。结果表明,该制导律可将弹目视线角约束在布儒斯特角附近,同时将视线角速率收敛至0,使多径干扰降到最小。针对超低空目标机动加速度受多径效应影响而难以准确测量和估计的问题,采用小角度线性化的方法对所设计的制导律进行改进。仿真结果表明,改进后的制导律具有理想的超低空拦截性能,且其在工程实践上更具有可行性。     

制导滑翔炸弹的最优末制导律研究

以滑翔制导炸弹为背景,利用最优控制理论,结合求解状态转移矩阵的方法,推导了一种具有末端姿态角约束的最优末制导律.该末制导律保证了脱靶量和控制能量消耗最小的性能指标,适用于攻击地面固定目标.通过数字仿真,并与有末端姿态角约束的修正比例导引律进行对比.仿真结果表明该最优末制导律在满足制导精度要求下提高了末端入射角.     

基于舰船尾流光效应的制导鱼雷

本文对气幕光效应特性进行了初步的定量研究,对尾流光效应鱼雷制导装置的组成及结构进行了设想和描述。研究结果表明,尾流光效应在鱼雷上的应用是可行的,并且具有良好的发展前景。这项技术将大大提高鱼雷尾流制导的作用距离和导引精度。     

信息动态

为争夺国际鱼雷武器市场,意大利白头公司于今年2月推出一型世界首例性能优异的光纤制导潜射重型鱼雷。该雷为电动力(反转电机)推进,采用功能强大的Astra新一代声学自导头,在被动探测方面性能尤佳,采用光纤制导(对鱼雷无电磁干扰、利于中远距离制导、传输信息量大、可实现发射舰与鱼雷的双向传输和制导精度与距离无关等优点),具有很高带宽和极远控制能力。据称,该型鱼雷问世将会受到同行业的关注。     

针对高速机动目标的三维非线性微分对策制导律

为有效拦截高超声速飞行器,提出了一种基于预测控制的三维微分对策制导律。该制导律将高速机动目标拦截末制导过程抽象为以视线角速率和燃料消耗为性能指标的零和微分对策问题,以非线性模型预测控制为框架,采用梯度下降法实时求解决策约束型有限时域微分对策,得到最优决策。该制导律能够在满足动态系统高维非线性、机动能力和燃料消耗等要求下,实现对目标的精确拦截; 在与比例导引律燃料消耗相当的情况下,具有末端弹道平直、制导精度高等优点。     

基于模糊控制的线导鱼雷组合导引方法

在深入分析线导＋尾流自导鱼雷方位导引和前置点导引方法的基础上,综合方位导引和前置点导引的优点,给出了一种线导鱼雷的组合导引方法。通过引入模糊控制方法,根据目标运动状态和距离远近等信息自适应地调节导引参数,可有效地将鱼雷导引到尾流制导的理想攻击阵位上。仿真结果表明,该方法可以导引鱼雷按照要求入射目标尾流,且具有较好的弹道特性。该智能组合导引律结构简单,易于实现,有一定的工程实践意义。     

“旋转球形大地”情况下鱼雷运动数学模型

本文推导了“旋转球形大地”情况下的鱼雷运动方程,并对该非线性方程进行了线性化,建立了研究远航程鱼雷制导精度的运动方程。     

鱼雷稀疏阵高分辨目标声成像方法

鱼雷目标声成像和图像制导是鱼雷在现代复杂水声对抗战场条件下实现准确目标识别和智能化精确制导的最有效途径。为了实现鱼雷图像化目标识别和精确图像制导,针对鱼雷应用特点,研究了鱼雷利用预成空间密集窄波束实现高方位分辨、同时利用各窄波束宽带信号处理实现高距离分辨的目标声成像方法,提出了鱼雷声成像高频非均匀复合稀疏阵及其波束形成方法,分别给出了宽带信号高距离分辨成像处理方法和基于双阈值分割及模糊聚类的目标声图像优化处理方法,有效实现了空间方位和距离高分辨的鱼雷目标声成像。该方法大大减小了硬件规模,易于工程实现。计算机仿真和水池试验结果表明,该鱼雷目标声成像方法可以有效获取目标声图像,并具有很高的方位和距离分辨能力。