具有末端落角约束的空地导弹滑模变结构制导律设计

为了提高制导精度,达到理想的毁伤效果,提出了一种空地制导武器近垂直俯冲攻击制导律.在建立二维平面内弹—目相对运动模型的基础上,将落角约束转化为末端视线角控制问题.针对落点和落角约束条件,设计了一种含有角度误差项、开关项、趋近律和常值量4个制导参数的滑模变结构制导律.分析了4个参数对制导性能的影响,得到了其选取依据.仿真结果表明,所设计的制导律脱靶量近似为0,落角接近90°,与比例导引律相比,脱靶量减小87.43％,落角增大47.01％.     

不同制导信息带落角约束末制导律设计

对地制导武器在命中目标时,不仅希望得到最小的脱靶量,还希望命中目标时弹体姿态最佳,从而使战斗部能够充分发挥其作战效能,取得最佳毁伤效果,这就对导引任务的实现增加了终端角度约束。然而传统的导引方法并不能满足这一需求,所以带落角约束的制导律研究就显得尤为重要。本文根据反辐射制导武器导引头特点,在不同的制导信息下,引入了两种具有终端角度约束的导引律,并给出了详细的推导。最后通过仿真对这两种导引律的制导性能和适用条件进行了比较。仿真结果表明,以角度为制导信息的角度反馈型制导律具有计算量小,容易实现等优点,且在引入导引头测角误差后,对导引头的测角误差具有较大的鲁棒性。     

终端约束条件下末端制导律研究综述

现代战场环境的日益复杂化和激烈化,多约束条件下制导律的设计成为研究热点.本文首先介绍了末端制导律的研究背景和研究意义,概述了由于环境的复杂,目标的高机动性,及飞行器运动的非线性、强耦合性和多时变性性等因素带来制导律设计上的困难.然后对具有多终端约束条件下末端制导律的设计方法进行分类,将其分为单终端约束制导律和多终端约束制导律,并对具有终端角度、弹着时间、和终端速度的某一种或几种约束的制导律方法进行归纳总结.最后对下面4种末端制导律的发展趋势进行了展望:三维制导律、制导控制一体化、多飞行器协同制导和多模复合末制导.     

一种SAR成像制导导弹制导律研究

采用前侧视工作方式并选用聚束式高分辨成像模式的SAR成像制导导弹,应控制天线波束的指向使其较长时间照射目标区,等效地增加合成孔径的长度.因此必须合理选择制导律使前侧视条件成立,确保速度矢量与视线间有足够的夹角.为此,提出了导弹航向采用固定前置角导引律的方案,推导了利用导引头框架角信息实现的固定前置角导引算法并给出其工程实现形式;建立了导弹航向攻击平面制导系统数学模型并进行了数字仿真,验证了方案的合理性和可行性.     

终端角约束鲁棒制导律设计

研究优化制导系统性能,攻击具有终端角度约束地面目标的制导精度问题,存在测量误差的影响。为了提高精确制导律,提出一种考虑信噪比影响的H"非线性末制导律。以导弹与目标在纵向平面内的二维相对非线性运动为研究对象,建立弹目运动学模型,考虑信噪比的影响,以攻击末端姿态角度误差及控制能量最小为性能指标,基于准平行准则根据H∞理论设计鲁棒末制导律,并用Lyapunov稳定性理论严格证明了制导系统的全局渐近稳定性。最后根据制导精度及角约束条件给出量测系统测量信号的信噪比进行仿真,结果表明,设计的末制导律满足终端角度约束的要求,并提高了制导精度,为系统提供了依据。     

基于终端角度约束的自适应鲁棒制导律设计

针对空地导弹攻击地面目标的末制导问题,提出了一种新的基于终端角度约束的自适应鲁棒制导律;基于末制导中二维弹目相对运动学关系,考虑目标的运动特性,建立了描述弹目相对运动的数学模型;基于零化弹目视线角速率的思想,并将目标机动运动和系统结构摄动作为外部扰动,以命中点终端姿态角跟踪误差为性能指标,设计得到了非线性自适应鲁棒制导律,同时该方法利用Lya-punov稳定理论严格证明了制导系统的全局渐近稳定性;数字仿真表明这种制导律在不需要任何目标运动信息的情况下,仍然保证终端角度和制导精度的要求,具有很强的鲁棒性和适应性.     

攻击大机动目标的变结构末制导律设计

研究优化末制导的性能问题,针对导弹动态系统的非线性关系,通过分析导弹和目标的相对运动系统状态方程的可观性,为了攻击大机动目标,提出修正极坐标系,根据非线性系统鲁棒控制理论和滑模变结构理论来设计导弹的末制导律,实现对目标机动加速度的界进行在线估计,同时保证系统稳定.把制导律应用于导弹系统并进行仿真,结果表明,导弹和目标的视线角速度趋于零,从而保证目标拦截成功.证明导弹制导算法对大机动目标有较强的鲁棒性,制导律应用于导弹攻击大机动目标是有效的.     

滑模变结构有限时间收敛制导律

针对末端有入射角度约束的制导系统,基于滑模变结构控制思想设计了一种有限时间收敛的滑模制导律,使制导系统的视线角速率快速收敛到零,并令弹道倾角收敛到期望的入射角度.通过非线性控制系统的有限时间稳定性理论对该制导律进行了分析,给出了制导系统有限收敛时间的数学形式,证明了制导系统的有限时间收敛性.最后通过仿真进一步验证了该制导方法的有效性和鲁棒性.     

考虑攻击角度和视场角约束的自适应终端滑模制导律

针对导弹拦截机动目标的末制导问题,基于有限时间滑模控制理论设计一种带有攻击角度和导弹视场角约束的制导律.首先,将导弹末制导问题转化为带有状态约束的制导系统稳定问题,设计一种新型的非奇异终端滑模面和时变的障碍Lyapunov函数,给出一种终端滑模制导律的设计方法,并针对目标机动的不确定性设计一种对目标机动上界的自适应估计;然后,通过稳定性理论证明制导系统的状态变量最终是有限时间收敛的,并且结合时变的障碍Lyapunov函数和滑模面的设计特性证明在末制导过程中视场角约束条件始终不会被违背,相比于现有的考虑视场角约束的制导律,该制导律不存在指令转换,能够加快制导系统收敛速率,增强制导系统的抗干扰能力;最后,通过仿真实验验证所提出制导方法的有效性.     

一种基于变结构控制的制导技术研究

关于制导系统精度的研究,提出一种基于变结构控制的自寻的导弹末制导的方案,为提高制导性能和精度,利用Lyapunov稳定性判据,通过在变结构控制的可达性和稳定性条件下,利用相关理论进行分析,形成制导控制量,将传统的制导方程变换为一般的状态方程,然后近似线性化处理,可进行变结构控制与制导技术的结合,得出制导控制算法.在满足稳定性的前提下,改善现有的制导律的精度.同时,将方案与传统的比例制导(PN)进行比较,并进行仿真.仿真结果表明,制导方法精度和性能明显高于比例制导,可为设计提供可靠依据.     

Optimal guidance law for cooperative attack of multiple missiles based on optimal control theory

This article considers the problem of optimal guidance laws for cooperative attack of multiple missiles based on the optimal control theory. New guidance laws are presented such that multiple missiles attack a single target simultaneously. Simulation results show the effectiveness of the proposed algorithms.     

基于输出反馈的直升机变结构控制律设计

针对直升机的小扰动模型,设计了静态输出反馈滑模控制器（SOFSMC）。利用参考模型,实现了直升机的相关动态指标。针对滑模面的设计问题,将其等价地转化为一组双线性矩阵不等式（BLMI）,并采用迭代线性矩阵不等式（ILMI）技术来求解。针对控制律的综合问题,给出了一种基于单位向量法的控制律,并通过引入线性反馈来保证系统进入滑动模态后线性控制部分与标称系统的线性控制部分的一致性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

考虑导弹速度时变的角度约束最优中制导律

以导弹逆轨拦截高速运动目标为背景,本文运用间接高斯伪谱法设计带攻击角度约束的最优中制导律.通过零化弹目相对法向速度,将攻击角度约束转化为视线角约束.考虑导弹速度时变的情况,建立带角度约束的制导方程.根据极小值原理推导最优中制导律的解析表达式,运用高斯伪谱法对最优中制导律进行离散化,把微分方程转化为代数方程,避免了求解Riccati方程.该方法不需要预先知道导弹未来的速度信息,计算量小,具有较好的实时性.仿真结果表明该中制导律可以满足逆轨拦截对弹目交会角的约束,且中制导末端的过载较小.     

考虑导弹自动驾驶仪动态特性的带攻击角度约束制导律

针对打击机动目标时带攻击角度约束的制导问题,采用扩张状态观测器和动态面控制方法设计一种考虑自动驾驶仪动态特性的制导律.考虑期望视线角的变化率正比于未知的目标加速度,采用扩张状态观测器对未知目标加速度进行估计.为了避免奇异问题,并克服非匹配不确定项对系统性能的影响,采用非奇异终端滑模和动态面控制方法进行制导律设计.与传统的将目标加速度设为零的制导律相比较,仿真结果表明所提出的制导律具有良好的制导性能.     

Terminal angle constrained time-varying sliding mode guidance law with autopilot dynamics and input saturation

To intercept the maneuvering target at a desired terminal angle, this paper presents a time-varying sliding mode guidance law with consideration of the second-order autopilot dynamics and input saturation. To achieve the finite-time interception and satisfactory overload characteristics, a time-varying sliding mode guidance law is developed, which enables the line-of-sight (LOS) angle error to converge into a small neighborhood of the origin at the interception time. An auxiliary system is constructed to reduce the adverse effect generated from the input saturation. Moreover, with the aid of extended state observers, the proposed guidance law requires no information on the target acceleration and the acceleration derivative of the interceptor. The performance of this guidance law is verified via the numerical simulations.     

The stochastic sliding mode variable structure guidance laws based on optimal control theory

A stochastic sliding-mode variable structure guidance law involving optimal control theory is presented for the missile target intercept model, in which state noise, uncertain system parameters, target movement and measured noise are considered. This guidance law synthesizes the merits of optimal guidance law with line-of-sight rate convergence and sliding-mode guidance law with strong robustness. Through theoretic analysis, it is proved that the sliding mode hyperplane is sub-achievable in the closed loop system. The numerical results show the effectiveness of the proposed control algorithm.     

基于逆变器死区的永磁同步电动机系统的变结构控制

采用具有μ修整项的自适应滑模变结构控制方法来消除逆变器的死区对永磁同步电动机的影响, 可以使系统全局稳定并且达到准确的位置跟踪.