弹道坐标中三维鲁棒非线性导引律

本文针对机动目标拦截问题,考虑导弹控制系统动态特性及其不确定性,利用分块反步设计思想,结合输入-状态稳定性理论,在弹道坐标系中设计了一种三维非线性鲁棒导引律.与大多数已有的导引律相比,本文直接地在弹道坐标系中设计导引律,并且所设计的导引律可有效克服控制系统动态特性和不确定性对制导效果的影响,理论分析和数值仿真表明,本文设计的导引律对目标机动和控制系统所受的外来有界扰动均具有较强的鲁棒性.     

一种基于零脱靶量的最优制导律设计

基于导弹和目标的三维相对运动关系,提出了一种三维非线性的最优制导律.在导弹和目标的三维相对运动方程的基础上,区别于以往的以视线角和视线角速率作为状态变量的方法,而采用以相对距离和相对速度作为状态变量的方法建立了一种新的状态方程,然后基于零脱靶量的思想,利用最优控制相关理论,设计了一种三维非线性的最优制导律.分别针对匀速运动的目标和大机动目标,用所设计的制导律和比例导引律分别进行了数学仿真,结果表明,所设计的最优制导律能有效地拦截机动目标,其性能优于比例导引律.     

改进的考虑自动驾驶仪动态特性的有限时间滑模导引律

为减小导弹自动驾驶仪延迟特性对制导精度的影响,考虑到实际战争中制导末段时间很短,推导了考虑导弹动态特性的有限时间收敛的制导数学模型;其次根据滑模控制理论设计了基于该数学模型的导引律;证明了所设计的导引律在制导系统中有限时间稳定;为削弱滑模导引律的抖振现象,利用双曲正切函数改进了导引律。仿真表明:改进的导引律在目标做非机动和机动的情形下均能在有限时间内快速跟踪目标的运动,并保持较高的制导精度。     

比例导引理想弹道仿真

给出了比例导引法的差分方程，采用MATLAB语言，对比例导引法的导弹理想弹道进行了三维数据仿真，绘制出三维理想弹道。随导弹与目标参数变化情况，对理想弹道的特性进行了分析。     

一种基于许瓦兹不等式的最优末制导律设计

针对导弹和目标相对运动学关系,利用许瓦兹不等式,提出了一种新的基于制导品质最优的末制导律。在导弹和目标的三维相对运动关系的基础上,忽略三维制导平面的耦合因素,同时考虑二阶的弹体响应环节,建立了导弹制导系统的数学模型。基于在有限时间内零化弹目相对距离和零化弹目视线角速率,以及导弹机动能量最小的优化制导品质的思想,利用许瓦兹不等式推导出一种用解析形式表示的最优末制导律。这种最优制导律通过估算剩余时间,实现对目标的有效拦截。最后通过数字仿真,验证了在脱靶量、弹目视线角速率和机动能量的制导品质方面,所提出的最优制导律要优于一般的比例制导律。     

基于分数阶微积分PD^λ比例导引制导规律

为了继承和发扬传统PID比例导引的优点, 同时弥补其不足, 本文在扩展PID比例导引制导律的基础上,提出了分数阶微积分PD^λ比例导引律. 首先介绍了分数阶微积分的定义、性质及其数值方法, 分析了分数阶微积分PD^λ比例导引制导系统的静态误差和制导灵敏度, 研究了分数阶微积分PD^λ比例导引律的弹道特性和控制器特性, 最后结合仿真分析得出结论: PD^λ控制器对其本身参数和被控对象参数的变化都不敏感, 具有更强的鲁棒性,PD^λ比例导引律提高了导弹制导系统的性能, 提高了导弹的命中精度.     

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。     

导弹中末制导导引律转换研究

研究了导弹由中间段制导律向末段制导律转换的问题,提出了一种可变导引系数的组合制导律,即可变系数组合比例导引律(ACNC).仿真结果表明,该导引律总体优于纯比例导引和固定系数组合比例导引律,中末段弹道过渡平滑,衔接良好,能顺利完成中末段交班,同时降低了导弹的需用过载.     

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.     

基于红外成像导引头的切换制导律设计

根据对红外成像导弹多模制导技术研究的现有成果,设计了适合红外成像导引头的制导律.分析了红外成像导引头不同阶段的成像特点,根据这些特点选择相应的制导律.这些制导律很好地弥补了红外成像导引头的成像缺点,并结合弹道交接算法完成制导功能.数字仿真验证了切换制导控制导弹攻击大机动目标较比例导引有更小的脱靶量和更平滑的弹道.结果表...