电视制导空地弹落角约束制导律研究

针对电视制导导弹打击目标时框架角有限与落角约束要求,研究了三类具有落角约束的比例导引律:过重力补偿比例导引、Zarchan弹道成型制导律、变系数比例导引,提出一种变系数偏置比例导引。仿真结果表明,与另外两种制导律相比,变系数偏置比例导引弹道爬升高度较低,导引头需用框架角较小,可以保证电视导引头更好的锁定目标,具有一定的工程实用价值。     

基于深度强化学习的导弹末端约束角制导律

拦截碰撞角约束制导可以增加空空导弹的毁伤能力,而传统的比例导引律无法对导弹的打击角度进行约束。为控制空空导弹的拦截碰撞角,提出了一种基于深度强化学习的偏置比例导引律,完成了以特定倾角拦截目标的任务。引入了导弹剩余飞行时间作为强化学习模型的部分状态量,提升了智能体的学习收敛速度。与传统的比例导引律和基于落角约束的最优导引律进行了仿真对比实验。仿真结果表明,所提出的制导律在保证精准拦截目标的同时,对导弹末端碰撞角的控制精度也大于其它约束角制导律。     

带落角约束的空地导弹模糊滑模末制导律研究

为提高空地导弹的制导性能,满足空地导弹对落角约束的要求,获得最佳的打击效果,以经解耦的空地导弹-目标相对运动学模型为基础,应用滑模变结构控制理论推导出了带落角约束的空地导弹滑模末制导律,并用饱和函数取代滑模末制导律中的符号函数,削弱滑模末制导律的抖振。其次,应用模糊控制理论对滑模趋近律系数进行模糊自适应调节,设计出带落角约束的空地导弹模糊滑模末制导律。最后,应用Matlab对该模糊滑模末制导律的制导性能进行数字仿真验证。仿真结果表明,所设计的模糊滑模末制导律能够导引导弹以期望的落角命中目标,具有一定的应用价值。     

基于偏置比例导引的模型研究

以比例导引基本模型为基础,分析了偏置比例导引的制导方法。建立了偏置比例导引制导律数学模型,推导了偏置比例导引表达式,分析了偏置项作用时间、作用起止时间、期望落角和导航比等对偏置比例导引的影响。从弹道、过载和落角三个方面对比分析偏置比例导引与弹道成型制导律。在达到角度约束的前提下,弹道成型制导律需要预估剩余飞行时间,而偏置比例导引制导律不需估计,减少了估计值可信度对制导律的影响,有利于其工程应用。     

制导炸弹自适应比例末制导律研究

针对制导炸弹采用捷联导引头和进行侵彻型攻击的技术要求,设计了一种具有终端角度约束的自适应比例导引律。基于经典比例导引关系,首先以期望落角为性能指标推导出变系数导引律,然后利用反馈的误差信息对导引系数进行自适应闭环校正,以增强导引律的鲁棒性。仿真结果表明,所设计的制导律具有较高的制导精度,并且满足落角约束要求。     

一种适用于靶弹落角约束的偏置比例导引律

针对比例导引等传统制导律在实现靶弹大落角约束时存在的各种局限性，利用已有研究成果，将一种偏置比例导引律成功应用于靶弹的大落角约束问题，并结合靶弹的研制和使用特点，提出了制导律的工程化方案。根据弹目相对运动学模型，采用理论推导方法，得出了靶弹弹道期望落角与需用偏置量之间的函数关系，表明了制导律的可行性。采用弹道仿真的方法，研究了制导律的制导性能。结果表明，导引律在最大需用过载、制导精度、落角精度等关键制导性能方面符合靶弹要求，适用于靶弹的大落角约束问题。     

带落角和时间约束的网络化导弹协同制导律

对网络化导弹的协同攻击问题进行了带命中落角约束和攻击时间约束的协同偏置比例导引律研究。对单枚导弹给出了带命中落角约束的偏置比例导引律,并推导出了对应的导弹剩余攻击时间的估算表达式。针对网络化导弹系统,根据各导弹的剩余攻击时间之差对偏置比例导引律中的比例系数进行调节,设计得到了同时满足命中落角和攻击时间约束的协同偏置比例导引律,进一步从理论上证明了该导引律能够使多枚导弹的攻击时间趋于一致。网络化导弹制导系统数学仿真实验结果表明,协同偏置比例导引律及剩余攻击时间估算方法是有效和正确的。     

多约束条件下导弹协同作战制导律

为了提高多枚导弹在多约束情况下的协同作战能力,在纯比例导引律的基础上,添加了与攻击角度、攻击时间约束相关的偏置量,形成了同时具有攻击角度和攻击时间约束的四维制导律.综合考虑导弹系统的动态特性、导弹自身的过载约束以及弹道的收敛性约束,采用自动控制原理和变系数比例导引律理论,对制导律的参数进行了设计,给出了取值方法.仿真结果表明:所设计的制导律能够使多枚导弹在满足过载约束的前提下,弹道前段弯曲末段收敛;实际攻击角与理想攻击角之差小于2°,实际攻击时间与理想攻击时间之差小于1s,可有效实现对目标的协同攻击.     

带落角约束的有限时间收敛末制导律研究

针对导弹末制导过程中的终端落角约束的问题,基于滑模控制和有限时间控制理论,设计了一种有限时间收敛末制导律。利用终端滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够有限时间收敛到0的特点,选取终端滑模面,引入落角约束项,采用有限时间稳定性理论对导引律的有限时间收敛特性进行了证明,并给出了收敛时间的数学表达式。将该末制导律与其他2种带落角约束的导引律进行了对比仿真。结果表明,利用该制导律,制导武器能以更高的命中精度和更小的落角偏差命中目标。     

落角约束对制导精度的影响

为探讨落角约束导引律与空对地制导武器的制导精度之间的关系,针对采用惯性/卫星组合导航体系的制导武器引入了带三维落角约束的导引律。采用几何分析和线性二次型问题的最优控制解相结合的方法,分别得到了脱靶量与终端落角的关系和末段需用过载与终端落角的关系。得出了落角约束制导律能够减小目标高度定位误差的影响从而提高制导精度的结论,并通过蒙特卡洛法进行了仿真验证。     

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。     

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。     

带终端攻击角度约束的模糊滑模制导律研究

为了提高导弹的作战效能,取得最佳毁伤效果,除了要保证打击精度,也需要根据目标特性确定合适的攻击角度。针对超声速反舰导弹末段对目标实施大角度俯冲攻击的特点,建立了弹目相对运动数学模型,通过分析与推导,将多约束导引问题转化为控制问题,并应用模糊滑模变结构理论设计了纵向通道导引律。在目标静止和目标机动两种情况下开展了质点弹道仿真,仿真结果满足末段脱靶量和落地倾角要求,证明了该导引律的正确性和可行性。     

基于滑模干扰观测器的垂直攻击末制导律研究

针对导弹高精度、垂直打击地面目标的任务要求,将滑模干扰观测器和比例导引律相结合,提出了一种满足多约束条件的鲁棒性末制导方法.综合考虑落点、落角等约束条件,给出了纵向平面和侧向平面的比例导引系数的选取原则.为了弥补比例导引的不足,提高制导系统的鲁棒性,基于滑模干扰观测器对不确定性进行了估计,确保了系统对导引指令的精确跟踪...     

考虑目标机动和落角约束的二阶滑模制导律

针对末制导阶段导弹以期望的终端落角攻击高机动目标的需求,将Super-twisting算法与自适应滑模扰动观测器相结合,提出一种满足终端落角约束的二阶滑模制导律。目标机动带来的干扰导致系统扰动的上界未知,将目标加速度视为系统扰动,设计自适应滑模扰动观测器对系统扰动进行在线估计,通过对观测器增益进行自适应调整,克服传统观测器选取增益时依赖扰动上界的缺陷。设计改进的Super-twisting算法作为制导律的趋近律,在降低抖振的同时使制导律可充分利用导弹的过载能力,从而提升系统的收敛速度,解决传统Super-twisting算法中系统状态远离平衡点时收敛速度慢的问题。基于李雅普诺夫稳定性理论,证明该制导系统能在有限时间内收敛。数学仿真结果表明：自适应滑模扰动观测器和所设计制导律有效,自适应滑模扰动观测器能够准确跟踪系统扰动,所设计的制导律能够满足期望的终端落角约束,且具有较高的命中精度,脱靶量小于0.2 m。     

带有视场角约束的滑模攻击时间控制制导律

为提高攻击时间控制制导律的鲁棒性和工程适应性,以弹目拦截几何关系为基础,采用滑模技术设计了一种带导引头视场角约束的无奇点攻击时间控制制导律。通过Lyapunov理论证明了该制导律的稳定性和收敛性。理论分析及仿真结果表明：当攻击时间误差变为0 s时,该制导律可演变成纯比例导引律,末端需用过载变化平缓、命中点处为0 g;所设计制导律可有效实现静止目标拦截、多导弹协同攻击等场合的攻击时间控制。     

抗多径干扰的有限时间收敛制导律

当雷达导引头俯视探测超低空目标时,受多径干扰的影响,跟踪精度严重降低。为了最大限度地降低干扰,需要将弹目视线角约束至布儒斯特角。基于终端滑模控制的方法,设计了一种非奇异快速终端滑模制导律;针对该制导律中目标加速度难以准确获得的问题,设计了滑模扰动观测器来估计目标加速度;在非奇异快速终端滑模制导律中引入观测器的估计值和带开关系数的符号函数,设计出一种复合非奇异快速终端滑模制导律。通过Lyapunov理论证明,该复合制导律可保证弹目视线角在有限时间内快速收敛至布儒斯特角,同时视线角速率收敛至0附近的小邻域内。仿真结果表明：当该复合制导律应用于对超低空目标拦截时,可使脱靶量减少至杀伤半径之内;相比于传统滑模制导律,可使系统状态的收敛时间减少4 s左右。     

带末端角度约束的多导弹协同制导律设计

为了实现饱和攻击与饱和防御,提出了一种针对机动目标的多导弹协同制导律。建立了视线坐标系下的弹目相对运动数学模型,设计了三阶扩张状态观测器,对目标机动加速度项和运动方程中的耦合项进行观测与跟踪。在导弹飞行前段,基于滑模变结构理论设计了攻击时间可控的多导弹时间协同制导律; 在导弹攻击末段,基于有限时间控制理论设计了满足终端角度约束的制导律,给出了导引律切换条件。仿真结果表明:该复合导引律能够使多枚导弹在满足攻击末端角度约束的条件下实现攻击时间协同; 该制导律采用完备的空空导弹轨迹控制系统进行仿真,能够满足实际工程应用的要求。     

带视线角约束的多导弹有限时间协同制导律

针对多导弹在平面内从各自期望方向同时击中机动目标的问题,提出了一种带视线角约束且能打击机动目标的有限时间协同制导律。基于平面内的导弹-目标相对运动方程建立了考虑视线角约束的多导弹协同制导模型;在视线方向基于多智能体协同控制理论和积分滑模控制理论设计了多导弹分布式有限时间协同制导律,以保证所有导弹打击时刻有限时间趋于一致;在视线法向方向采用非线性干扰观测器对目标加速度在有限时间内进行估计,并基于有限时间滑模控制理论设计了带视线角约束的制导律,以保证导弹击中机动目标且其视线角有限时间内收敛到期望值。通过仿真验证了所设计的协同制导律可使多导弹从各自期望方向同时击中机动目标。