空空导弹末端控制滑模导引律研究

针对现代空战中目标大机动条件下, 末端控制(ENDGAME)段导弹和目标间的相对运动, 结合滑模控制理论设计了工程上易于实现的滑模制导律, 并进行了仿真计算。最终仿真结果证明了滑模导引律比传统的比例导引律在ENDGAME中对目标机动有更好的制导性能。     

H∞输出跟踪理论在导弹制导律设计中的应用

讨论了非线性系统的H∞输出跟踪问题,给出了实现H∞输出跟踪的控制器的设计方法和设计步骤.之后,应用此理论和方法设计了导弹的制导律,仿真的结果证明此法设计的制导律能够成功导引导弹拦截机动目标,具有一定的鲁棒性.     

舰空导弹超视距拦截制导律设计与指令解算

针对舰舰协同制导舰空导弹超视距拦截低空飞行目标问题,在初制导段,设计了一种指数型制导律,保证导弹由发射姿态平滑快速地转至装定角;在中末制导段,应用最优控制理论,设计了对目标机动和视线角速率量测噪声具有强鲁棒性的最优制导律;考虑地球曲率,以经纬度位置为基准,通过一系列坐标变换,将目标信息变换到发射坐标系下,建立了制导律所需各种信号指令的解算模型.仿真结果验证了协同制导指令解算模型的正确性和制导律的可行性与鲁棒性.     

基于模糊变系数策略的迎击拦截变结构制导律设计

迎击拦截是拦截问题中常见的一种制导方式。为提高拦截器的末制导精度,基于变结构控制设计零化视线角速率的变结构制导律是一种典型方法。对高速目标的迎击拦截出现相对速度过大,目标机动能力引起的导引初段需用过载过大的问题,应用模糊控制设计制导律的导航项及变结构项系数随剩余导引时间变化的策略以延长系统进入滑模面的时间,使系统进入滑模面的同时有效减小末制导初段的控制量。建模及仿真结果显示,该制导律在使视线角速率收敛的同时显著地减小了导引初段的需用过载,验证了该方法的有效性及对传统比例导引律的优越性。     

基于ESO的目标机动补偿反比例制导律

为提高导弹制导系统对于高速机动目标的拦截效能,基于扩张状态观测器方法和反比例制导策略,设计了一种带扩张状态观测器的反比例制导律。考虑导弹自动驾驶仪动态特性,推导了平面内的制导模型; 设计了扩张状态观测器(ESO),将其与反比例导引策略相结合,设计了带ESO的反比例制导律,该制导律能有效估计目标机动并充分补偿制导律的不确定性干扰,有效提高制导精度; 将设计的带ESO的反比例制导律与经典比例制导律、普通反比例制导律进行仿真对比。仿真结果表明:所设计的带ESO的反比例制导律能减小弹目相对速度与脱靶量,适当地增加拦截时间,有效提高了制导系统对于高速机动目标的拦截效能。     

基于预测控制的寻的导弹末制导律研究

为提高寻的导弹末制导性能,解决传统比例导引律在目标大机动的情况下,制导性能较差的问题,文中通过对一个简化了的二维导弹目标遭遇模型的研究,基于连续时间预测控制理论的输出跟踪方法,给出了一种寻的导弹最优末制导规律,并对其稳定性进行了分析。该预测制导规律不但解决了反馈线性化制导律在使用条件上的限制问题,而且通过数字仿真表明,所设计的预测制导规律比传统的比例导引规律具有更好的制导性能。特别是在得出的加速度指令方面,具有很大优势。     

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。     

基于相对速度偏角的舰空导弹三维制导律设计

针对舰空导弹拦截掠海飞行目标问题,考虑到目标具有强机动性和导引头对低空海面目标的视线角速度量测噪声,以及末制导在三维空间中进行,在建立空间导弹拦截目标相对运动模型基础上,选择空间导弹和目标的相对速度偏角作为零化目标,设计了一种具有强鲁棒性的基于零化相对速度偏角的空间变结构末制导律,给出了导引指令信息解算模型,仿真结果不仅验证了解算模型的正确性,还表明了在对抗目标大机动和低空目标视线角速度量测噪声等方面,所设计导引律比传统的空间末制导律具有更强的鲁棒性.     

具有终端约束的地面目标拦截比例导引

为实现地面移动目标的有效拦截,研究了一种具有终端约束的二阶段比例导引.对传统的比例导引进行了分析,在满足最小制导比例系数时,无法实现对于地面目标的全角度约束拦截;对二阶段比例导引进行了研究,该制导律主要分为导弹姿态调整制导和目标拦截制导2个阶段.采用实际二维导弹模型对结果进行了仿真,结果表明,该制导律可实现目标的有效拦截且具有较小的终端拦截角度误差.     

多目标攻击的制导律研究

研究了多目标攻击过程中导弹的制导问题。根据随机系统次最优控制理论设计出一种导引律,它利用变增益扩展卡尔曼滤波技术估计出目标状态信息,根据目标状态信息来决定导弹控制量的输入,控制导弹飞向所选择的目标。数字仿真表明了该导引律在多目标攻击中的合理性。     

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。     

地对空导弹空间最优制导律

本文运用最优控制理论中的伴随矩阵变换法,推导了一种用于地对空导弹的空间最优制导律.将发射瞬时所确定的空间平行接近弹道作为基准弹道,把由于各种干扰而产生的相对基准弹道的偏离作为偏差来处理,最优控制律使这种偏差最小.计算机仿真结果表明该空间最优制导律可拦截机动目标,具有较好的制导精度.制导算法在导引头坐标系中以反馈形式给出,在弹上使用,实现起来比较简便,适用于在线运算.     

超音速反舰导弹的最优末制导律研究

研究了超音速反舰导弹的末制导问题。利用伪控制变量的概念,建立了简单的描述反舰导弹与目标舰艇相对运动的状态方程。根据最优控制理论,推导了反舰导弹的最优末制导律,保证脱靶量指标和能量消耗均为最小。最后,举例进行了全弹道仿真研究,仿真结果表明了所设计的最优末制导律的有效性。     

基于空中机动目标拦截的制导和引信及战斗部一体化设计研究

为实现对空间机动目标的可靠拦截,研究防空导弹制导盲区情况下常规破片战斗部的制导和引信及战斗部一体化设计方法。在已知目标最大机动能力作为先验信息条件下,通过目标最大机动能力估计制导盲区内目标潜在运动的状态集合;建立破片飞散的数学模型,根据目标状态集合和破片飞散特性求解防空导弹最佳交会状态和引信最佳起爆时间;采用Gauss伪普法,以末端弹目相对位置、弹目视线角和速度矢量夹角作为约束,求解导弹实时最优控制输入,使防空导弹到达最佳拦截位置。仿真分析结果表明,所提制导和引信及战斗部一体化设计方法能够实现引信最佳起爆控制和目标可靠拦截,对战斗部设计提供了依据。     

大空域变轨的变结构制导律设计

为了对抗敌方远程舰空导弹的拦截,提高突防能力,反舰导弹的飞行弹道应采用大空域变轨弹道。基于虚拟目标的概念,建立了导弹-虚拟目标的空间追逃模型,设计了一种考虑末端落角约束的变结构制导律。先设置不同的空间虚拟目标,然后,利用所设计的制导律引导反舰导弹去追踪虚拟目标,反舰导弹实现了各种各样的大空域变轨弹道。只要虚拟目标的参数设置合适,在飞行中导弹的各项性能指标都能满足要求。弹道仿真表明,所设计的制导律是很有效的。     

变结构制导律在大空域变轨反舰导弹弹道中的应用

基于虚拟目标的概念,建立了导弹和虚拟目标的相对运动模型,设计了一种考虑末段落角约束的变结构制导律.先设置空间的虚拟目标,然后利用设计的变结构制导律引导反舰导弹去追踪虚拟目标,实现了反舰导弹的大空域变轨弹道.弹道仿真表明,反舰导弹的各项性能指标满足所需飞行弹道的要求,从而设计的制导律是有效的.     

反舰导弹最优末制导律及其仿真研究

选择合适的末制导律是实现反舰导弹精确制导的重要因素。以最优控制理论和飞行力学原理为基础。针对目标作加速直线航行和机动转弯两种情况，文中研究了兼顾脱靶量和能量消耗两个性能指标的反舰导弹最优末制导律。在求解最优末制导律时，引入伪控制变量的概念来简化问题求解的复杂度。仿真结果表明．文中所设计的最优末制导律在制导过程中能量消耗少、脱靶量小、制导精度高．且算法简单。     

弹道导弹被动段拦截时间窗口建模与仿真

随着反导武器装备的发展,反导区域已经从TBM再入段延伸到整个被动段,选择恰当的拦截发射时机直接影响着被动段反导的作战效果.对拦截时间窗口进行了数学描述;分别建立了TBM被动段的弹道模型和拦截弹的弹道模型;根据攻防双方的特性,给出了计算拦截时间窗口的判断条件及算法;通过算例,计算得出了某型拦截弹拦截不同射程的TBM时所对应的拦截时间窗口,分析结果表明,当拦截弹战技指标一定时,TBM的射程与拦截时间窗口有很大关系.     

未知导引律导弹攻击情况下的规避路径

机动规避对于提高飞机的生存能力至关重要,为此提出一种新方法来模拟不确定环境下战机规避导弹攻击.整个模型分为两个部分,一为识别模型,另一为控制模型.识别模型是利用贝叶斯推理确定导弹的导引律,而控制模型则是运用平均后退控制法得到飞机的控制量.仿真结果表明该模型在不确定环境下的有效性.     

主动防御非奇异终端滑模协同制导律

由于在大气层外突防的弹道导弹机动能力很小易被导弹防御系统拦截,因此研究提高突防概率的有效手段具有重要的实用价值。提出基于主动防御方式的分阶段非奇异终端滑模协同制导律,防御导弹的制导过程分为阶段1和阶段2两个阶段。阶段1设计基于视线三角制导策略的制导律,防御导弹将自身控制在目标和拦截导弹的视线上,能有效降低防御导弹需用过载,对相对运动模型进行近似,带来的误差比较小;阶段2设计零化视线转率策略的制导律,使用更加精确的相对运动模型,避免了阶段1近似建模在制导后期带来的较大误差。仿真计算结果验证了该制导律的有效性。