吸气式高超声速飞行器制导与控制方法综述

吸气式高超声速飞行器飞行于临近空间环境,飞行速度和高度跨度范围大,气动特性和飞行参数变化剧烈,其动力学模型存在高非线性、强耦合性和不确定性等特点,同时轨迹设计受热流率、动压以及过载等多项约束,给制导和控制系统设计带来挑战,成为当前研究的热点.分析了各种吸气式高超声速飞行器制导和控制方法的特点不足.     

高超声速飞行器高精度载荷抛撒制导方法

为解决高超声速飞行器俯冲段载荷抛撒问题,提出了基于抛撒点弹道参数组合与载荷落点映射关系的高精度载荷抛撒制导方法.采用人工神经网络方法建立了抛撒点弹道参数组合与载荷落点的映射关系,极大地降低了存储量并且提高了在线计算效率.在建立的映射关系基础上,通过设计飞行器向固定点、固定状态导引的制导律,给出了抛撒点固定的载荷抛撒制导方法;为了提高载荷抛撒的灵活性,采用预测-校正思想,给出了抛撒点实时确定的预测-校正载荷抛撒制导方法.CAV-H飞行器的载荷抛撒制导仿真表明,2种载荷抛撒制导方法获得的落点精度分别为300m与17m,所提出的2种制导方法涵盖了载荷抛撒制导的2类主要方案,可互为重要补充,能够为高超声速飞行器俯冲段高精度载荷抛撒提供参考.     

高超声速飞行器的解析式滑翔制导方法

针对高超声速飞行器的在线制导问题,提出了一种解析式滑翔制导方法。首先,基于常值速度倾角的假设,得到可同时满足终端高度约束和终端航程要求的速度倾角的解析解,进而得到所需要的升力纵向分量;其次,基于常值阻力加速度的假设,得到可同时满足终端高度约束和终端速度约束的阻力加速度的解析解;最后,可得到攻角和倾侧角的控制指令(倾侧角符号由横向误差走廊确定)。仿真结果表明,该方法的制导精度符合要求。     

高超声速滑翔飞行器再入制导方法及热点问题研究综述

高超声速滑翔飞行器是一类具有重要战略价值的临近空间飞行器,其再入段制导是当前研究的重点问题之一.梳理了高超声速滑翔飞行器再入制导方法的发展历程,综述了标称轨迹制导方法、预测校正制导方法、闭环最优制导方法的原理和研究现状,并对其特点和局限进行了分析.针对再入协同制导、再入鲁棒轨迹优化、再入变体制导、再入智能制导等当前再入...     

高超声速飞行器控制研究进展

高超声速飞行器(Hypersonic Flight Vehicle,HFV)作为一种新型快速突防和远程打击与运输的工具,在国防装备发展与民用空天技术应用中发挥着极其重要的战略作用。文章回顾了HFV的发展历程,介绍了HFV的动力学特性及其对控制科学的挑战,重点阐述了几种常用的HFV飞行控制进展情况,并指出当前研究的不足之处,为今后HFV飞行控制指明了研究方向。     

临近空间高超声速飞行器协同制导控制总体技术研究

从未来技术发展体系化信息化的趋势出发,对临近空间高超声速飞行器自主协同的应用价值进行了分析研究。阐述了"高超声速飞行器自主编队"系统概念和发展现状,分析和梳理了飞行器自主协同作战中高超声速飞行器协同制导控制的核心技术,在此基础上对高超声速飞行器协同制导控制系统总体技术进行了论述,并从通信与决策系统和飞行控制系统等两方面分析了系统的关键技术,为高超声速飞行器自主编队系统的实现提供参考。     

高超声速飞行器

介绍了高超声速飞行器的特点和关键技术。总结了目前研制的各种类型高超声速飞行器,如高超声速巡航导弹、高超声速侦察机等,并对其在未来军事领域的应用前景做出预测,为高超声速飞行器的研发提供参考。     

多高超声速飞行器双阶段协同俯冲制导律设计方法研究

以高超声速飞行器协同攻击需求为研究背景,开展了下滑段-末段导引段“双阶段”协同制导方法研究。在下滑段,提出了以倾侧角符号切换控制位置偏差、以倾侧角幅值调节控制时间、以攻角调节控制能量的时间协同下滑制导方法,兼顾了高度/速度/位置/时间协同需求,为末段导引段实现高精度协同制导提供支撑。在末段导引段,通过引入末段初速度依赖偏置比例导引项,给出了改进的协同时间/角度末段导引律设计方法,兼顾了落角/时间协同需求。通过仿真,验证了双阶段协同俯冲制导律应用于高超声速飞行器协同制导问题的有效性。     

高超声速远程滑翔飞行器外形设计方法

结合高超声速远程滑翔飞行器在升阻比、容积率和容积等方面的性能需求,对锥导乘波构型底部基线方程的确定方法、构型顶点至基本流场顶点的距离等问题进行研究;采用面元法计算分析了各外形控制变量对飞行器性能的影响规律;总结得出高超声速远程滑翔飞行器各外形设计变量确定的先后顺序及准则.     

高超声速飞行器快速气动设计方法研究

针对概念设计阶段需对众多外形设计方案进行比较、分析和筛选以及大量使用CFD面临的挑战,提出了可用于高超声速飞行器概念设计的快速气动设计方法。该方法运用Open VSP实现对飞行器几何外形高精度参数化建模,气动力计算使用自主开发的一种基于当地表面斜度法和参考焓法的高超声速飞行器气动特性快速工程计算工具。最后以类X-37B飞行器为例进行气动敏感度分析,表明该方法具有较高的效率和精度。     

高超声速飞行器制导控制技术发展回顾与展望

通过对国内外高超声速飞行器制导控制技术研究成果的回顾,介绍了高超声速飞行器独特的动力学特性,并分别从动力学建模及特性分析、轨迹优化与制导、稳定控制等方面分析了当前达到的技术水平、关键控制问题及存在的难点。在此基础上,结合高超声速飞行器面临的技术难点和未来发展需求,对制导控制技术后续发展方向提出了思考与建议。     

临近空间高超声速飞行器再入制导关键技术研究

从近年的战争情况来看,武器的打击速度和突破防御能力得到了更多的重视,临近空间高超声速飞行器则具有射程远、快速打击目标、突防能力强的特点.介绍了国外主要军事发达国家临近空间高超声速飞行器技术的发展历史及现状,同时指出高超声速飞行器在其再入制导方面面临的问题,并对高超声速飞行器再入制导的一些关键技术进行了讨论研究.     

高超声速飞行器三通道耦合制导律与鲁棒控制律设计

针对高超声速飞行器俯冲段制导控制问题,提出了一种基于李代数和增量非线性动态逆的制导控制系统联合设计方法。将飞行器在俯冲段的制导目标转换为需求视线坐标系约束,在李群上建立了以当前视线坐标系与需求视线坐标系转换矩阵变化率表示的飞行器与目标的相对运动模型,同时建立以欧拉运动方程表示的飞行器姿态运动模型。针对李群上建立的相对运动方程,基于SO(3)上的广义PD控制方法设计了制导律,并针对姿态运动方程借助增量非线性动态逆方法设计了对气动干扰具有强鲁棒的姿态控制律。通过蒙特卡洛仿真试验,验证了制导控制系统联合设计方法的有效性和鲁棒性。     

基于ESO及RESO的高超声速飞行器控制律设计

针对以小扰动线性化为代表的传统控制方法处理大范围不确定性问题时存在的不足,采用可对未知扰动进行实时跟踪估计并补偿的自抗扰控制方法设计控制律。构建辅助状态变量以满足控制器设计时的形式要求,在此基础上,分别设计基于扩张状态观测器(ESO)及降阶扩张状态观测器(RESO)的姿态控制器,通过对观测器的时频域分析确定基于RESO的控制器的优越性。仿真结果表明,以RESO为观测器的自抗扰控制方法与常规自抗扰方法相比具有更快的跟踪速度和更好的跟踪效果,本文所设计的控制器对仿真算例是有效的。     

高超声速飞行器的自适应容错控制

针对高超声速飞行器同时存在多源干扰和执行机构故障的问题,提出一种自适应容错控制策略,建立多源干扰和执行机构故障同时存在的飞行器模型.设计一种自适应可重构复合控制器,通过动态调节控制器参数补偿执行机构故障对姿态控制系统的影响.对多源干扰的上界进行估计,并结合双曲正切函数补偿多源干扰的影响,使得所设计的控制器在多源干扰和执...     

临近空间高超声速飞行器制导与控制技术研究综述

对临近空间高超声速飞行器制导与控制技术的研究情况进行调研,分析了制导与控制技术在临近空间高超声速飞行器设计中的作用以及临近空间高超声速制导与控制技术当前面临的挑战,综述了主流的制导与控制方法,并展望了未来的发展方向。     

多路径约束下的高超声速滑翔飞行器再入制导

高超声速滑翔飞行器在再入过程中除了需要满足热流、过载、动压过程约束外,还需要满足航路点以及禁飞区的路径约束。路径约束可以是发射前装订的,也可以是实际飞行中由导航卫星、预警雷达等在线探明的敌方防御区。针对再入过程中存在在线探明禁飞区的再入制导问题,设计了解析倾侧角剖面以满足再入轨迹航程约束,引入预测校正算法修正倾侧角剖面,并基于人工势场法设计了侧向制导方法以满足在线探测到突发威胁而形成的多路径约束。仿真结果验证了该算法能够有效解决存在突发威胁的多路径约束再入问题。     

高超声速飞行器精确制导对雷达技术的需求

根据高超声速飞行器的特点和高超声速飞行器精确制导技术面临的问题,探讨了高超声速飞行器精确制导对雷达技术发展的需求,内容涉及电气系统一体化设计、末端高精度打击、严酷的热约束、复杂战场电磁环境、信息化体系作战等方面。     

高超声速飞行器鲁棒控制器设计

基于高超声速飞行器高度不确定性的特点。研究了基于H∞理论的高超声速飞行器鲁棒控制器的设计问题。研究了H∞鲁棒控制中的混合灵敏度设计问题,通过选择合适的加权阵,组成广义被控对象,采用Riccati方程求解鲁棒控制器。仿真结果表明：设计出的。控制器能够有效地抵抗飞行过程中存在的多种干扰和飞行参数的摄动,很好地满足了飞行控制系统性能指标。