飞行速度可调导弹三维制导律研究

为获得更好的制导性能,针对一类采用流量可调发动机的导弹,利用其所增加的飞行速度控制自由度,提出一种三维空间下比例导引+飞行速度控制的双重控制滑模制导律。以比例导引作为基础,在对二维、三维零控脱靶量分析的基础上,以零控脱靶量为跟踪目标选取合适的滑模面,并进一步使用辅助滑模面和有限时间超螺旋干扰观测器对滑模面中的不确定项进行估计,推导了减少脱靶量的速度控制制导律。仿真结果表明,相比于经典的比例导引,在考虑空气阻力的场景下,所设计的制导律脱靶量更小,弹道更平滑,滑模面收敛情况理想,实现了导弹飞行速度的主动控制。     

考虑攻击角度和视场角约束的自适应终端滑模制导律

针对导弹拦截机动目标的末制导问题,基于有限时间滑模控制理论设计一种带有攻击角度和导弹视场角约束的制导律.首先,将导弹末制导问题转化为带有状态约束的制导系统稳定问题,设计一种新型的非奇异终端滑模面和时变的障碍Lyapunov函数,给出一种终端滑模制导律的设计方法,并针对目标机动的不确定性设计一种对目标机动上界的自适应估计;然后,通过稳定性理论证明制导系统的状态变量最终是有限时间收敛的,并且结合时变的障碍Lyapunov函数和滑模面的设计特性证明在末制导过程中视场角约束条件始终不会被违背,相比于现有的考虑视场角约束的制导律,该制导律不存在指令转换,能够加快制导系统收敛速率,增强制导系统的抗干扰能力;最后,通过仿真实验验证所提出制导方法的有效性.     

一种高空拦截导弹的自适应滑模制导律设计

针对使用传统的制导律拦截高空高速机动目标效果不佳的问题,提出了自适应滑模制导律;首先给出了比例导引律的具体算法,然后采用变结构控制理论,结合时变系统的特点,应用滑模自适应趋近律的概念,设计了导弹的自适应滑模制导律,并对其进行光滑处理,削弱了绕滑模的抖动;通过具体的仿真实例,表明了该制导律有更优良的弹道性能和鲁棒性,所需的控制能量更少,脱靶量更小,制导精度更高,相比传统的比例导引律,具有更强的实用性和有效性。     

一种改进的组合末制导律研究

在分析经典比例导引律基础上,利用有限获得的制导信息,通过非线性估计器来估算视线角加速度,提出一种由比例项、角加速度项和前置角项组成的改进的组合末制导律.它具有纯比例导引结构简单、易于实现的优点,同时能够克服其攻击机动目标能力较差的缺点,提高了系统的可观性.经过大量数字仿真研究表明,应用这种改进的组合末制导律,导弹的最大及最小过载均小于常规比例导引,同时脱靶量及命中时间也有明显降低,有效地提高了导弹的制导精度.     

考虑终端角度约束的自适应积分滑模制导律

针对机动目标拦截末制导问题,提出一种考虑终端角度约束的自适应积分滑模制导律.首先给出一种有限时间收敛的非线性积分滑模面,采用快速终端滑模设计趋近律;然后设计一种对目标机动加速度上界平方进行估计的自适应律,给出具有光滑特性的自适应积分滑模制导律;最后基于有限时间理论证明闭环系统的有限时间收敛特性,并给出滑模变量、视线角以及视线角速率的收敛域.数值仿真结果验证了所提出设计方案的有效性.     

CGF系统中的飞机智能决策模型的研究与实现

计算机生成兵力系统(CGF)中导弹模型作为舰载武器模型的最重要组成部分,其实体建模精度和弹道模拟一直是我们关心的问题.精确制导武器制导律研究中,当略去导弹和制导系统的惯性,将导弹当作可控制的质点时,确定出的导弹飞向目标的弹为理想弹道.在计算机生成兵力系统实际需求下,随着制导精度要求的提高,理想的弹道和理想的比例导引已不能满足要求.该文据比例导引的差分方程,在对比例导引进行三维弹道仿真的基础上,分别对基于二次型的最优制导律、考虑弹体动态特性的二次型最优制导律进行了三维弹道仿真,绘制出了可直观显示的弹道特性,计算了导弹与目标遭遇时间,并对结果进行了比较分析.得出考虑弹体动态特性的二次型最优制导律性能最优的结论.     

自动驾驶仪动特性的局部收敛变结构导引律

针对拦截弹末制导全局收敛设计难度大等特点,在考虑导弹自动驾驶仪动态特性的前提下,提出局部收敛的变结构导引律.在设计过程中,先对局部收敛稳定性理论进行数学描述,然后将控制系统分解为两个子系统,且只考虑视线角速率的变化,使得设计过程大大简化,设计的导引律有效地克服了自动驾驶仪动态延迟对制导精度的影响.仿真结果表明,在目标做正弦机动,自动驾驶仪存在较大滞后情况下,局部收敛变结构导引律仍具有较高的制导精度.     

一种新型自适应RBF神经网络滑模制导律

针对导弹拦截问题,提出一种自适应RBF神经网络滑模制导律．首先根据准平行接近原理和变结构控制理论设计滑模面,然后将滑模面作为RBF神经网络的输入变量,输出量即为导弹的加速度．为了使得导弹系统能够到达滑模面,采用自适应算法实时在线调整RBF神经网络的连接权值．该导引律将目标机动视为干扰量,在拦截过程中不需要测量目标加速度,因此该导引律对目标机动具有较强的鲁棒性．在执行上,只用到了视线角速率,因而实现简单．仿真结果表明,所提出的导引律和比例导引相比在脱靶量、拦截时间等方面有了很大的提高．     

空地微型导弹导引与控制一体化设计与仿真

以某空地微型导弹为研究对象,研究了导引控制一体化控制器设计问题.为了实现导弹导引控制一体化,建立了俯仰、偏航通道的一体化模型,并将其转化为具有一般形式的含未知有界不确定性的子系统.采用自适应滑模控制方法设计了非线性一体化控制律.通过导弹空对地攻击的六自由度非线性数字仿真验证了导弹导引控制一体化控制算法的可行性、有效性.所设计的控制器一方面能保证导弹自身姿态的稳定性,另一方面具有较高的制导精度.对微型导弹的研制具有一定的参考意义.     

一种带时间协同和角度约束的多导弹三维协同制导律

针对多枚导弹在三维空间从不同初始位置同时拦截机动目标的问题,设计了一种带视线角约束的有限时间协同制导律.首先,给出三维空间的导弹–目标相对运动方程并建立了考虑视线角约束的多弹协同制导模型.其次,对视线纵向及法向方向分别设计了相应的协同制导律.其中在视线方向基于多智能体有限时间一致性理论设计了协同制导律,保证各拦截弹能够同时击中目标;基于一种新型的固定时间非奇异终端滑模控制方法设计了视线法向上的角度约束制导律,使各拦截弹的视线角能够在固定时间内收敛至期望值,实现空间上的协同;同时,构造了扩张状态观测器估计目标加速度.最后,对三枚导弹同时拦截同一机动目标的情况进行仿真对比,验证了本文所提出协同制导律的有效性.