滚仰式捷联导引头跟踪原理与仿真

分析了滚仰式捷联导引头的跟踪原理。由刚体转动运动学原理推导出滚仰式捷联导引头隔离弹体扰动的指令角速度,通过坐标变换对滚仰式导引头的跟踪控制指令进行了分析,并综合考虑横滚、俯仰两轴平台动力学模型、力矩电机模型,建立了滚仰式捷联导引头捷联稳定与跟踪的一体化模型,在Matlab/Simulink环境下进行的仿真表明,所建立的一体化模型是可行的。     

考虑滚仰导引头寄生回路的旋转导弹驾驶仪稳定性设计

针对滚仰导引头寄生回路对旋转导弹动态稳定性影响的问题,建立滚仰导引头隔离度模型和旋转导弹的数学方程,推导分析导弹弹体旋转运动对控制系统的交叉耦合效应,研究自动驾驶仪增益系数与期望频率或阻尼的关系,解析出旋转导弹动态稳定性的充要条件。采用数学仿真方法分析不同条件下的旋转导弹动态稳定性,并得到旋转导弹稳定性与滚仰导引头隔离度的幅值、滚转率和自动驾驶仪设计等指标之间的定量关系。结果表明,旋转导弹自动驾驶仪设计频率的稳定区域与非旋转导弹相比明显变小,低旋转速度有利于减小滚仰导引头寄生回路对旋转导弹稳定性的影响。     

基于 RBF 神经网络的滚仰式导引头控制系统设计

为保证滚仰式捷联导引头的稳定控制,提出了一种基于 RBF 神经网络整定的 PID 控制策略,用于导引头稳定回路校正环节。根据滚仰式捷联导引头的运动学与动力学关系,结合导引头稳定回路校正环节采用的 RBF 神经网络 PID 控制算法,建立了滚仰式捷联导引头稳定与跟踪一体化仿真模型;仿真结果表明：滚仰式捷联导引头稳定回路采用 RBF 神经网络整定的 PID 控制器后,其动态性能优于传统 PID 控制器,建立的仿真模型能够对机动目标实现快速稳定跟踪,在工程应用中可提供有益参考。     

极坐标导引头基于全像平面的盲区跟踪策略

极坐标导引头的增量角度指令由于跟踪过程中平台剧烈转动而不适宜对其作动态规划,这里介绍一种基于全像平面的角度指令方案,并提出基于此的盲区跟踪策略。角度指令方案重点在于通过旋转全像平面坐标系完成角度指令优化。在对目标运动模式进行分析后,通过改进指令优化中全像平面坐标系旋转判据和特定情况下的滚转保持构造了盲区跟踪策略。Matlab仿真结果显示该策略可以减小跟踪过程中的最大失调角,相应减小了目标丢失的概率。     

一种光电转塔精确跟踪算法

针对常规跟踪解算方法难以满足俯仰角大范围观测跟踪性能要求的问题,提出一种可应用于俯仰角大角度时的精确跟踪算法。分析光电转塔目标跟踪的常规跟踪算法原理,根据图像坐标转换关系以及矢量等效旋转,推导高精度跟踪指令,对目标偏离量做执行轴投影,再把第三维跟踪运动分解为另外两维等效运动,最终使跟踪运动指令精确执行,并采用仿真定量分析2种跟踪算法的跟踪指令精度。仿真结果表明:该算法能有效解决俯仰过顶跟踪错误问题,并提高跟踪精度。     

两轴稳定雷达导引头解耦方案研究

针对传统两轴稳定雷达导引头存在的不足,提出了前馈补偿解耦方案.该方案在对弹体姿态扰动与导引头的耦合问题进行理论分析的基础上提出,采用了滚动角速度重构、天线平台框架偏转角测量与滤波、增加伺服机构前馈指令等技术.对该方案产生前馈指令的主要影响因素进行了分析.仿真结果表明该方案可以降低滚动角速度对指令输出的影响,提高导引头隔离弹体扰动的能力.     

双波段复合导引信息融合技术研究

双频段复合制导是改善复杂电磁环境下雷达导引头检测性能及抗干扰能力的一条重要途径。针对双频段复合雷达导引头,本文提出了一种适用于双频段雷达的目标融合检测及跟踪算法。该算法利用双频段信息自适应构建权重因子,基于决策层的投票融合策略完成对目标的检测及参数估计。仿真实验结果表明,该算法有效提高了导引头目标检测能力及跟踪精度,改善了干扰条件下的导引头检测性能。     

机动目标跟踪中自适应滤波算法的研究

文中对机动目标跟踪中的自适应滤波算法进行了研究,给出了一种适用于雷达导引头跟踪系统的修正的自适应卡尔曼滤波算法,通过全弹系统的数字仿真,对影响该算法滤波性能的各种因素进行了分析讨论.大量仿真结果表明该自适应滤波算法对于机动目标具有良好的跟踪性能和适应能力.     

基于干扰观测器的导引头伺服控制律设计

导引头伺服系统是一种高精度伺服系统,工作过程中易受到摩擦力矩、风阻力矩等干扰。为提高伺服系统抗干扰性能,保证系统跟踪精度,提出一种将干扰观测器与反步法相结合的复合控制方法。该方法将干扰力矩未精确建模部分等效为外界集总干扰,采用干扰观测器来观测出系统中的等效干扰并在自适应反步控制律中进行补偿,实现对参考指令的跟踪。仿真结果表明,所提出的方法可以快速实现对参考指令的跟踪,提高了系统的抗干扰能力,可有效抑制导引头伺服系统中的干扰。     

红外成像导引头弹道终端跟踪能力研究

分析了弹道终端红外成像导引头跟踪盲区形成的原因,提出了采用局部图像跟踪算法减小跟踪盲区的思想,讨论了飞机目标局部图像跟踪部位的选取原则.通过分析弹目平行交会模型,对影响弹道终端导引头跟踪能力的诸要素进行了定量研究,并结合某型红外成像导引头的技术参数,对其终端跟踪能力进行了计算,计算结果表明,导引头的最大跟踪角速度、导引头图像探测器的帧频、弹目相对速度是影响导引头终端跟踪能力的主要因素.最后,提出了提高图像导引头弹道终端跟踪能力的几点措施.     

速率稳定滚仰式导引头跟踪回路自抗扰控制器设计与仿真

构建了一种速率稳定滚仰式导引头的双通道数学模型。对稳定回路采用速率陀螺反馈控制;对位置跟踪回路分别采用PID控制与自抗扰控制理论设计了控制器。通过仿真计算研究了控制器的动态性能、跟踪精度以及对外界干扰的鲁棒性。仿真结果表明:滚转通道对方波输入具有超调,而俯仰通道没有超调;自抗扰控制相比PI控制具有无超调、更快的上升时间和抗外界干扰能力;自抗扰控制器隔离度大约为PI控制器的1/30。研究结果为常规小口径火箭弹的制导化改造提供了一种可用的技术方案。     

雷达导引头最优控制问题研究

建立雷达导引头角跟踪控制数学模型,运用最优控制理论推导天线控制指令;基于机动目标当前统计模型,运用卡尔曼滤波及多普勒跟踪速度修正信息,估计出天线最优控制状态量;经仿真验证,设计方法不仅能够改善制导律输入精度,同时能够提高雷达导引头的响应性能.     

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。     

基于干扰观测器的动力陀螺式导引头干扰力矩补偿

干扰力矩对导引头跟踪测量精度及导弹的制导精度有直接影响。为分析干扰力矩对动力陀螺式导引头跟踪精度的影响,建立了动力陀螺式导引头及框架摩擦干扰力矩和导线干扰力矩模型。为减小干扰力矩对导引头测量精度的影响,设计了实用的干扰观测器来对干扰力矩进行补偿。考虑了实际中导引头系统本身及干扰观测器采样保持时间不同的多速率采样问题。提出基于奈奎斯特稳定性理论的离散干扰观测器设计方法,消除了小增益定理设计方法的保守性。通过综合权衡系统稳定性、干扰力矩补偿及传感器噪声抑制能力,确定了干扰观测器采样保持时间及干扰观测器滤波时间常数。结合弹上及导引头量测信息,设计了干扰观测器所需信息的提取方式。数学仿真结果表明所设计的干扰观测器能有效地提高导引头的跟踪测量精度。     

框架式导引头控制技术

以电视制导为背景,就框架式导引头控制技术进行了研究。阐述了现有模拟式框架导引头稳定跟踪平台的优缺点,分析了导引头稳定跟踪平台的设计方案及组成,通过对模拟式框架导引头稳定跟踪平台和数字式框架导引头稳定跟踪平台的比较,找出了二者的优缺点。在建立系统的数学模型基础上,利用MATLAB计算了根轨迹、幅值裕量、相角裕量、超调量和过渡时间,求解了校正函数,通过串联校正来使系统满足初始要求。在控制器的硬件设计上,选择了TMS320F2812信号处理器,说明了TPS767D318电源芯片和JTAG接口的引脚连接,同时,在基于F007集成运算放大器的基础上设计了由0～5V转变为0～3V的信号采样电路。     

平台式导引头跟踪回路对制导系统的影响

针对应用速率陀螺的伺服平台式导引头跟踪回路的导弹制导控制系统特点,分析了伺服平台式导引头跟踪系统的稳定回路增益变化、速率陀螺的加速度敏感特性、弹体的运动耦合以及导引头天线罩斜率等不确定性对导弹制导控制系统的稳定性以及制导回路最终脱靶量的影响。对上述的影响因素分别进行了理论推导与数学仿真,仿真结果表明,上述不确定性对制导系统有重要的影响。该研究对平台导引头跟踪回路系统的工程实现有一定的理论指导和参考意义。     

对光电制导系统干扰效果的评估方法

研究了光电干扰设备对光电制导系统干扰效果的评估方法,针对3种不同的干扰试验方法分别提出了相应的干扰效果评估准则.对于仿真试验,可以根据实施干扰 后,制导武器的脱靶量是否超出未受干扰时正常制导精度的3倍,判定干扰是否有效,并依据干扰成功率的大小划分干扰等级;对于实弹干扰试验,可以根据脱靶量是否超出正常制导精度的3倍,或杀伤半径来判定干扰是否有效;对于模拟飞行干扰试验和地面试验,可以根据导引头的跟踪脱靶量是否超出导引头正常跟踪精度的3倍,或导引头在靶平面上的跟踪脱靶距离,是否超出应用该种导引头的制导武器的杀伤半径来判定干扰是否有效.