基于免疫变结构的远程地空导弹机动突防弹道

针对远程地空导弹在拦截远距离目标时,容易被敌方防御系统发现并拦截的问题,提出了基于免疫变结构的远程地空导弹机动突防弹道。该弹道根据视线角速率跟踪有界振荡信号的思想,应用滑模变结构理论,考虑中末制导交班的约束条件,设计了一种机动突防中制导律,同时应用免疫反馈原理对滑模变结构控制中出现的抖振进行抑制和补偿。仿真分析表明,提出的机动突防制导律的正确性和有效性,该制导律显著地提高了远程地空导弹的机动突防能力。     

模糊自适应滑模变结构制导律研究

将模糊控制技术、自适应控制技术和滑模变结构控制理论综合应用于仅有视线角速度、目标机动且其加速度无法测量的导弹制导系统,推导出模糊自适应滑模变结构制导律.将该制导律与传统的比例导引、自适应滑模变结构制导律分别应用于电视制导炸弹系统制导,进行比较,数字仿真结果表明应用该制导律后,视线角速率无抖动,而且脱靶量小,保证了较高的制导精度.     

基于零化脱靶量的滑模变结构制导律研究

以零化反导导弹的脱靶量为基础,利用变结构控制理论和非线性运动学方程推导出一种能够适应目标做大机动的滑模变结构制导律.建立了目标做螺旋机动的数学模型,通过末制导仿真验证滑模变结构制导律在拦截三维螺旋机动目标时具有响应快速性,视线角速率和脱靶量较小,对高速大机动目标具有很好的拦截效果.     

弹道拦截的HP三维模型及自适应变结构制导律

HP（head pursuit）导引方法是将拦截器导引到目标轨道的前方进行拦截,拦截器的速度小于目标导弹的速度,从而可以解决拦截器导引头的气动加热问题,降低对拦截器探测设备的要求。在建立了HP导引方式的目标和拦截器三维制导模型基础上,对机动变速目标应用滑模变结构控制理论提出了一种自适应变结构制导算法,并设计了HP空间自适应变结构制导律,拦截器和目标导弹弹道拦截的三维数字仿真验证了模型和制导律的正确性。     

拦截跳跃式机动目标的制导律设计

针对攻击型临近空间飞行器的跳跃机动突防对常规拦截导弹提出的挑战,本文首先建立了视线坐标系下的三维弹-目相对运动方程,引入目标跳跃幅度变化率估计目标跳跃机动的能力,基于滑模变结构控制理论,设计了随弹-目距离和目标跳跃幅度变化率自适应调节的滑模趋近律,推导了视线坐标系下导弹的三维制导律。其次,采用轨控直接力控制技术,设计了直接力/气动力复合控制的分配方案。仿真结果表明:采用该制导律与控制策略的拦截弹能够精确拦截高速、大机动目标,同时拦截弹弹道平缓,需用过载和能量消耗均较小。     

基于模糊神经网络的滑模变结构制导律的研究

针对滑模变结构制导律难以避免的抖动问题,提出了用模糊神经网络控制去抖动的方法。介绍了滑模变结构控制一般的消除抖动的方法,引出一般的滑模变结构制导律,然后介绍模糊神经网络控制理论,设计出基于模糊神经网络、具有更好去抖动能力的滑模变结构制导律。Matlab弹道仿真表明,与一般的滑模变结构制导律相比,该制导律不仅去抖动效果很好,而且脱靶量非常小,制导精度高,对机动目标的拦截具有非常好的效果。     

基于RBFNN增益调节的自适应滑模制导律

为提高末制导精度,设计了一种RBF滑模制导律.根据滑模变结构理论推导了一种基于零化视线角速率的滑模制导律,分析了目标机动与切换项增益的关系,利用RBF神经网络对切换项增益进行在线估计,最后将所设计的RBF滑模制导律与滑模制导律、比例导引律进行仿真对比.仿真结果表明所设计的制导律能实时调节切换项增益,有效拦截不同的机动目标,减小了脱靶量并提高了系统的鲁棒性.     

有限时间收敛的非光滑制导律设计

针对机动目标拦截问题,设计基于扩张状态观测器的有限时间收敛制导律。首先利用非光滑反馈控制技术,结合有限时间Lyapunov稳定理论,设计了无抖振的滑模制导律。其次为了削弱目标机动对制导精度的影响,设计了一种非齐次干扰观测器,对系统中目标机动带来的总扰动进行有限时间估计,提高了对机动目标的拦截精度。最后,数字仿真验证了这种非光滑连续制导律的有效性。     

一种用于反攻击型无人飞行器的导弹末制导律

以反攻击型无人飞行器(AUAV)为工程应用背景。首先,基于导弹与AUAV类目标的非线性相对运动关系模型,给出了导弹的滑模变结构制导。然后,建立了模糊神经网络模型,利用模糊神经网络调整了引起抖振的参数,进一步削弱了滑模变结构制导律中存在的抖振。仿真结果表明:当AUAV作复杂大机动逃逸时,智能制导律能够以较短的时间和较小的指令加速度取得更小的脱靶量,与滑模变结构制导相比该制导律有较大的性能改善。     

考虑自动驾驶仪特性的自适应模糊动态面滑模制导律设计

针对导弹拦截高机动性目标的问题,基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想,提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程,以零化视线角速率为出发点,设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律,同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法,对变结构项进行逼近。仿真结果表明,针对高机动性目标,该制导方法能够有效地去除抖振,并且具有良好的制导精度。针对导弹拦截高机动性目标的问题,基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想,提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程,以零化视线角速率为出发点,设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律,同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法,对变结构项进行逼近。仿真结果表明,针对高机动性目标,该制导方法能够有效地去除抖振,并且具有良好的制导精度。     

带角度约束的倾斜转弯飞行器制导律设计

针对倾斜转弯飞行器以给定角度攻击目标的要求,考虑控制回路动态特性对制导的影响,研究了带角度约束的制导律设计方法。以倾侧角和法向过载指令为控制量,建立了含控制回路动态特性的设计模型; 基于该模型和多通道解耦的思想,提出带角度约束的滑模变结构制导律,通过调整趋近律参数消除抖振。理论分析表明:在初始阶段,该制导律较最优制导律对过载的需求小; 通过优化制导律参数,当系统进入滑模面后,飞行器能按最优制导律命中目标。仿真表明,该制导律在满足落点和落角要求的同时,具有对过载需求分配合理、速度损失小的优点。     

一种Terminal滑模制导规律研究

为拦截高速、大机动目标,建立了纵向平面内的拦截器-目标非线性相对运动学模型,基于Terminal滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够在有限时间内收敛到0的思想,设计了纵向平面内的Terminal滑模制导律,并结合Lyapunov稳定性理论对其稳定性进行了证明推导;将继电特性连续化的方法引入到制导律设计中,实现了准滑动模态控制.仿真表明,所设计制导律能使视线角速率在有限时间内收敛到0.该制导律符合动能拦截器可用过载小、燃料受限、对脱靶量要求高等要求,具有一定的工程应用价值.     

基于自抗扰控制技术的鲁棒制导律设计

利用自抗扰控制技术,设计了一种对未知目标机动具有较强鲁棒性的制导律。运用扩张状态观测器对系统非线性部分、通道间耦合项以及目标机动加速度的总和进行估计,并实时给予动态补偿,实现了动态反馈线性化和解耦控制,然后设计了非线性反馈控制器。仿真结果表明,该制导律能有效抑制视线角速度的波动,保证导弹命中目标。     

攻击地面机动目标的一种击顶制导策略

针对三维空间导弹和地面机动目标相对运动的非线性模型，将目标运动速度和机动加速度视为有界扰动，设计了一种击顶制导律策略。制导策略分为2部分：第1部分基于弹目视线倾角角速度和偏角角速度反馈，利用非线性系统输入输出线性化方法设计了接近制导律，保证导弹朝向目标运动；第2部分基于弹目视线倾角反馈，利用非线性系统输入输出线性化方法设计了击顶制导律。该制导律在保证弹目视线角速度趋零的同时还可保证视线倾角趋于- 90°，从而实现对目标的垂直打击即击顶。从理论上分析了制导系统的稳定性和精度。数值仿真结果证实该制导律有效。     

基于终端滑模面的导弹滑模控制器设计

为了研究滚转导弹的非线性控制特性,基于导弹简化的非线性动力学模型,采用基于趋近律的滑模控制器设计方法,设计了含有过载跟踪误差及其积分的自适应终端滑模面,使系统的状态在一开始到达并维持在滑模面上; 采用双曲正切切换函数代替符号切换,以消除系统存在的抖振; 根据滑模运动的渐进稳定性及其动态品质,设计满足要求的滑模变结构控制律; 进行了控制算法的Simulink仿真。结果表明:在纵横向过载指令均为1的条件下,跟踪误差近似为0,说明滑模控制策略是解决滚转导弹非线性控制问题的有效方法之一。     

基于自抗扰控制的导引律

考虑目标机动和驾驶仪动态等情况,提出了一种基于自抗扰控制理论和反步法设计思想的新型制导律。将目标机动和驾驶仪参数不确定分别当成系统的扰动。将包含驾驶仪动态特性的制导环路,分作外环和内环分别进行控制器设计。外环自抗扰控制器用于控制切向相对速度收敛到零。抑制目标机动及系统非线性项对视线稳定性影响。内环自抗扰控制器用于跟踪外环输出的虚拟控制,补偿驾驶仪动态及驾驶仪参数不确定性对于制导精度的影响。仿真结果表明,设计的算法能够有效地实现制导目的,在目标作大机动且考虑驾驶仪动态情况下,仍然具有很高的制导精度。     

基于滑模技术的舰舰导弹导引律设计

根据舰舰导弹跟踪机动目标的需求，提出一种基于滑模技术的导引方案，应用Lyapunov方法设计出相应的导引律，该导引律只对目标运动加速度的取值范围有要求，对目标加速度具有很好的鲁棒性。仿真计算表明，该导引律性能优于理想比例导引律。     

多约束下距离加权最优滑模末制导律

为解决多约束下制导炮弹的精确制导问题,采用带有相对距离权函数的最优滑模末制导律,将权函数引入到最优制导律中,通过改变制导炮弹的运动轨迹、运动时间,进而增强制导精度。针对单权函数难以同时满足制导精度与导引头视线角、过载等约束的问题,采用不同权函数的分段加权方法解决加权最优末制导引起的制导问题。结合滑模变结构控制理论,设计分段加权最优滑模末制导律,增强制导系统的抗干扰能力。仿真验证结果表明,该末制导律既能解决过载、导引头视线角、落角等多约束情况下的精确制导问题,同时又具有一定的鲁棒性。     

考虑自动驾驶仪动态特性和攻击角约束的鲁棒末制导律

针对制导弹箭打击机动目标时带攻击角约束的末制导问题,考虑自动驾驶仪动态特性以及目标机动不确定性对制导过程的影响,结合积分滑模与动态面控制方法,设计了一种新型鲁棒末制导律。自动驾驶仪的动态特性以含扰动的2阶动力学模型来表征,目标机动引起的模型不确定性以光滑非线性扰动观测器来估计。滑模面取视线角速率与视线角偏差的组合形式,且引入剩余飞行时间,以使制导弹箭在整个末制导过程中过载性能良好。依据李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统中视线角速率与视线角偏差均最终一致有界任意小。通过数值仿真与弹道成型制导律及非奇异滑模制导律进行了对比,验证了该末制导律的有效性与优越性。