反鱼雷鱼雷拦截弹道及拦截概率

通过分析反鱼雷鱼雷的2种不同拦截弹道,建立了迎面逆弹道拦截和直接直线拦截方案的数学模型,讨论了来袭鱼雷方位角和反鱼雷鱼雷发射角之间的关系,采用蒙特卡罗法,仿真计算了本舰对来袭鱼雷的测距和测向误差对反鱼雷鱼雷拦截目标概率的影响,同时讨论了拦截弹道与反鱼雷鱼雷性能的关系。结论表明,迎面逆弹道拦截方式具有更高的拦截概率;对来袭目标实现准确定位能有效的提高反鱼雷鱼雷对来袭目标的拦截概率;增加反鱼雷鱼雷的自导探测距离和搜索扇面角能有效提高对来袭鱼雷的拦截概率。     

基于变结构控制的反鱼雷鱼雷导引律设计

针对传统鱼雷导引律命中精度低、弹道法向过载大的不足,设计了基于变结构控制的反鱼雷鱼雷(ATT)导引律。该导引律以反鱼雷鱼雷和目标鱼雷之间运动关系数学模型为基础,建立了以航向角作为控制量,视线角速度作为滑模面的变结构控制模型,该模型所需参数少,且模型参数能够自适应调整。理论推导和仿真结果表明,该导引律对模型参数及环境干扰具有很强的鲁棒性,弹道稳定平滑,具有非常高的命中精度。     

基于变结构控制的反鱼雷鱼雷导引律鲁棒性研究

为了解决水下目标信息参数测量数据率低带来的制导困难问题,设计了基于变结构控制的反鱼雷鱼雷（ATT）导引律,导引律中取变结构控制器使得ATT与来袭鱼雷间视线角保持恒定,且控制器对模型参数摄动具有强鲁棒性。理论分析表明,模型参数摄动不影响导引律的稳定性,ATT和目标间视线角能够保持恒定。仿真结果验证了该导引律对模型参数摄动具有强鲁棒性,ATT能够精确命中目标。     

基于扩张状态观测器的反鱼雷鱼雷迎面拦截制导律

基于雷目相对运动方程,把迎面拦截问题描述成具有终端角约束的最优控制问题,针对鱼雷自导头难以测量视线角速率的难题,提出了一种基于扩张状态观测器的目标视线角速率实时在线估计方法,同时估计出目标机动引起的不确定干扰量,并基于线性化的侧向运动方程求解出反鱼雷鱼雷舵角控制指令,从而实现了含有干扰补偿的迎面拦截最优制导律。仿真结果表明,与传统的比例导引律相比,该最优制导律具有很好的迎面拦截效果。     

反鱼雷鱼雷拦截概率影响因素仿真分析

为研究影响反鱼雷鱼雷拦截概率的主要因素,根据想定的反鱼雷鱼雷拦截态势建立了鱼雷弹道模型以及舰艇规避模型,通过仿真计算,定量分析了探测误差、自导作用距离和自导扇面角对反鱼雷鱼雷拦截概率的影响。仿真结果表明,提高对来袭鱼雷的定位精度,增大反鱼雷鱼雷自导作用距离和自导扇面角,可以有效提高反鱼雷鱼雷拦截概率。     

基于相遇区域的反鱼雷鱼雷拦截弹道

反鱼雷鱼雷(ATT)拦截弹道是影响其作战使用和拦截概率的重要因素之一。ATT拦截弹道的研究多假设来袭鱼雷的攻击弹道形式和运动参数已知,而实战中有些参数是无法得到的。针对这一情况,本文提出了基于相遇区域的ATT拦截弹道形式,以及一种来袭鱼雷攻击弹道形式未知,利用2个边界条件解算ATT发射角的方法。分析和仿真结果表明,基于相遇区域的ATT拦截弹道及发射角解算方法能更好地适应来袭鱼雷特性未知的情况。     

鱼雷非线性导引律设计

鱼雷追踪导引性能的关键是设计高性能的导引律。该文基于鱼雷和目标的相对运动方程，建立了相应的状态方程并选取了合适的评价输出信号，应用非线性以控制理论，通过求解相应的Hamilton-Jacobi不等式，得到一种鱼雷追踪非线性Ⅳ。导引律以及鱼雷的需用法向过载，并进行了仿真验证。结果表明，该导引律可使鱼雷在较短时间内追踪上目标，并且在追踪过程中始终保持小的法向过载，故可有效地实现鱼雷对目标的追踪导引，具有良好的鲁棒性，该结果可广泛应用于鱼雷及反鱼雷的导引律设计。     

水声对抗环境下自导鱼雷自适应导引方法

随着现代水声对抗与反对抗环境的日益复杂,自导鱼雷导引律的设计需要考虑目标识别及末自导垂直命中的要求,使得传统的导引律面临新的挑战,为此提出了一种新的自导鱼雷自适应导引方法,该方法根据鱼雷与目标之间的距离调整鱼雷航向角,调整过程考虑了进行方位走向目标识别以及末自导垂直命中对导引弹道的要求,使目标舷角有利于进行目标识别及末自导垂直命中。仿真结果表明,采用该方法获得的目标舷角变化不仅满足目标识别要求,而且有利于垂直命中。     

反鱼雷鱼雷关键技术探讨

探讨了对反鱼雷鱼雷武器系统、总体、自导、控制、引信及战斗部等子系统的关键技术，并对主要系统提出了技术要求，认为反鱼雷武器系统应装备主、被动声纳以提高拦截概率，提出了一种适合于反鱼雷鱼雷的拦截弹道导引方法，给出了反鱼雷鱼雷自导作用距离和自导扇面的选取原则，提出了反鱼雷鱼雷最大允许角速度不小于80／s，且在1s内对指令的跟踪误差不大于15％，才能有效解决其高机动性和控制系统快速响应的问题，探讨了反鱼雷鱼雷应选用主动声引信，毁伤半径的选择要与目标平均脱靶量的大小相匹配等鱼雷引信与战斗部系统的几个问题。     

基于尾流自导鱼雷弹道水平方位变化率检测来袭鱼雷的方法

目标信号检测技术是研制悬浮式硬杀伤反鱼雷火箭的关键技术之一。针对悬浮式硬杀伤反鱼雷火箭拦截尾流自导鱼雷的炸点判断问题,通过对不同相遇态势下尾流自导鱼雷弹道水平方位变化率的仿真分析,提出了一种检测来袭尾流自导鱼雷的门限检测法,并根据相遇的临界条件给出了检测门限的计算方法,说明了检测原理。仿真分析表明,炸点的判断就是检测尾流自导鱼雷是否进入动作区域。文章同时对该检测方法的应用前景进行了探索性分析,从而为悬浮式硬杀伤反鱼雷火箭拦截尾流自导鱼雷提供了相关技术支持。     

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。     

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。     

一种新型自适应滑模制导律及其仿真研究

针对传统制导律的缺点,在对自适应滑模制导律设计的基础之上提出了一种新型自适应滑模制导律,这种基于人工智能方法的新型制导律通过选取合适的变结构项中的参数,既能保证制导律的鲁棒性,又能消除自适应滑模制导律引起的视线角速率抖动现象,提高了制导精度.同时对其进行仿真分析,并与比例导引律比较,表明其确实具有良好的性能,具有一定的应用价值.     

水下自导武器导引律研究

水下声自导武器的传统导引方式存在着种种缺点,已经不适合现代鱼雷的战术要求。对水下声自导武器的导引方式作了研究,并利用滑模变结构控制理论,推导出一种以航向角为控制律的导引方式。该控制律有别于基于角速率的导引方式,保证了鱼雷在数据率较低且不固定以及存在自导盲区的情况下,仍能够以较高精度命中目标,因而能更好地适应水中导引的特点。仿真表明,该导引律实现简单可靠,鲁棒性强,攻击弹道平滑,对水中目标有较好的制导性能。     

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。     

基于滑模变结构的导弹制导律设计

为了实现导弹的精确打击,增强导弹的机动性,提出基于滑模变结构的导弹制导律。在设计趋近律时考虑到弹目距离的变化,使得系统状态轨迹快速且收敛到滑模面,并通过饱和函数替代符号函数抑制状态轨迹在达到滑模面时的抖动。仿真结果表明,滑模变结构方法相比于经典的比例导引方法,更能发挥导弹机动性并改善弹道,使导弹运动更加平滑。     

侵彻型制导炸弹的末制导规律研究

根据被动寻的侵彻型制导炸弹的运动特点,设计了能够满足多项约束指标的滑模制导律,并对滑模稳定性进行了证明。仿真结果表明,该制导律能够满足脱靶量和侵彻型制导炸弹对末端攻角及弹道倾角的要求,对参数摄动具有一定的鲁棒性,说明了所设计制导律的有效性。     

一种新型鱼雷非线性变结构导引律设计

鱼雷追踪导引性能的优劣主要取决于导引律的设计。采用球坐标系,建立鱼雷和目标的3D相对运动方程,应用变结构控制理论,设计一种新的鱼雷非线性变结构导引律,并对其收敛性进行验证,在目标进行正弦机动的条件下进行计算机仿真,并与H∞导引律导引性能进行比较。结果表明,在变结构导引律下,鱼雷能在较短时间内追踪到目标,并且目标线方位角和高低角始终保持在初始值附近,抖振较小,法向过载也得到很好的控制,不随鱼雷与目标距离的减小而增大,故该导引律可有效提高鱼雷的追踪导引性能,并具有良好的鲁棒性。