带有终端视线约束的非光滑制导律设计

针对机动目标拦截中带有终端视线约束的制导律设计问题,应用非光滑控制方法,设计了连续的非线性制导律,可以实现视线转率和视线角偏差在有限时间内稳定.在制导律的实现中,应用高增益观测器进行制导信息的估计,通过对观测器状态进行扩张,完成了目标机动加速度的估计.对所设计的制导律进行了数值仿真,仿真结果表明所设计的非光滑制导律可以...     

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。     

基于零化脱靶量的滑模变结构制导律研究

以零化反导导弹的脱靶量为基础,利用变结构控制理论和非线性运动学方程推导出一种能够适应目标做大机动的滑模变结构制导律.建立了目标做螺旋机动的数学模型,通过末制导仿真验证滑模变结构制导律在拦截三维螺旋机动目标时具有响应快速性,视线角速率和脱靶量较小,对高速大机动目标具有很好的拦截效果.     

二次型一阶最优制导律的一种实现方案

基于二次型性能指标的一阶最优制导律对导弹指令响应的动力学滞后和目标的机动进行有效的补偿,有助于在远小于比例导引的过载需求下快速高精度拦截目标,值得深入研究。重点对基于雷达主动导引头的二次型一阶最优制导律实现过程中的信息测量与估计问题进行了研究,给出了视线转率测量和剩余飞行时间的计算方法参考。     

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。     

拦截跳跃式机动目标的制导律设计

针对攻击型临近空间飞行器的跳跃机动突防对常规拦截导弹提出的挑战,本文首先建立了视线坐标系下的三维弹-目相对运动方程,引入目标跳跃幅度变化率估计目标跳跃机动的能力,基于滑模变结构控制理论,设计了随弹-目距离和目标跳跃幅度变化率自适应调节的滑模趋近律,推导了视线坐标系下导弹的三维制导律。其次,采用轨控直接力控制技术,设计了直接力/气动力复合控制的分配方案。仿真结果表明:采用该制导律与控制策略的拦截弹能够精确拦截高速、大机动目标,同时拦截弹弹道平缓,需用过载和能量消耗均较小。     

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.     

PAC-3爱国者拦截弹末制导精度仿真研究

采用变结构制导律对ＰＡＣ－３爱国者导弹末制导拦截段拦截精度进行了仿真研究。同比例制导律不同,变结构制导律具有可对不确定目标机动和其它末建模动力学进行补偿,并且有几乎同比例制导律一样应用简单的特点,拦截对象针对的是可能会采用“螺旋机动”或“滚筒式机动”进行突防的再入地地导弹弹头。仿真结果表明ＰＡＣ－３爱国者导弹对这种机动再入弹头的拦截能力是不容乐观的。同时,还显示出变结构制导律也并不如想象的那样有效     

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RBF神经网络的一种最优中制导律

对于中远程导弹中制导段，提出了一种基于RBF神经网络的最优中制导律，这种制导规律通过离线学习，能够在线实时工作。研究和仿真分析表明：这种基于RBF神经网络的最优中制导律与其他末制导律配合，可有效提高导弹拦截机动目标的性能。     

攻击地面机动目标的一种击顶制导策略

针对三维空间导弹和地面机动目标相对运动的非线性模型，将目标运动速度和机动加速度视为有界扰动，设计了一种击顶制导律策略。制导策略分为2部分：第1部分基于弹目视线倾角角速度和偏角角速度反馈，利用非线性系统输入输出线性化方法设计了接近制导律，保证导弹朝向目标运动；第2部分基于弹目视线倾角反馈，利用非线性系统输入输出线性化方法设计了击顶制导律。该制导律在保证弹目视线角速度趋零的同时还可保证视线倾角趋于- 90°，从而实现对目标的垂直打击即击顶。从理论上分析了制导系统的稳定性和精度。数值仿真结果证实该制导律有效。     

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。     

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。     

Optimum PN Guidance Law for Maneuvering Target

An optimum PN guidance law for maneuvering target is developed using optimal control theory. By estimating the target position and setting the cost function, the guidance law can be deduced even without knowing the missile lateral acceleration. Since the quadratic cost function can make a compromise between the miss distance andthe control constraint, the optimum guidance law obtained is more general. Also, introduced line of sight rate as the input, a practical form of this guidance law is derived. The simulation results show the effectiveness of the guidance laws.     

自适应非奇异快速终端二阶滑模制导律

针对打击机动目标带攻击角度约束的末制导问题,提出了一种带攻击角度约束的制导律。基于弹目相对运动模型,将攻击角度约束问题转化为终端视线角约束问题。设计了一种新型非奇异快速终端滑模面,结合改进的超螺旋算法,提出了一种自适应非奇异快速终端二阶滑模制导律。该制导律能够使弹目视线角及其角速率有限时间收敛,并设计了参数自适应律有效补偿未知扰动。通过仿真实验,验证了所提制导律能以期望攻击角度精确命中目标,且与现有制导律相比,收敛速度更快,制导精度更高,能量消耗更少。     

倾斜转弯导弹的变结构制导律研究

以变结构理论为基础．利用变结构控制系统对干扰的不变性，将目标机动看成是未知的有界扰动．通过选择只含有目标视线角速度信息的理想滑动模态．设计了只需目标视线角速度信息的新型变结构比例导引律．实现了在目标机动的条件下，有限时间内目标视线角速度的零化．大幅度地改善了制导性能。文中针对BTT导弹为了在不同方向获得机动能力．必须接受滚动指令并快速滚动．以最大法向气动力对准所需机动方向的特点．分别在纵向平面和横向平面设计了指令加速度形式。该方法直观简单、易于理解、便于工程实现．可以对付高度机动的来袭目标。     

一种应用于平面拦截问题的导弹导引律设计

针对导弹平面拦截问题,利用弹-目几何关系设计出一种新的用于攻击机动目标的非线性几何导引律NGG(nonlinear geometric guidance)。首先建立导引关系式,通过弹目运动关系得出平面拦截问题的非线性相对运动方程,然后由数学方法推导出成功拦截的条件。仿真研究表明,对高机动目标拦截效果明显,并与用于打击机动目标常用的扩展比例导引律APN(augmented proportional navigation)相比较,在初始发射弹道倾角比较大时,NGG导引的脱靶量明显小于APN导引。     

一种Terminal滑模制导规律研究

为拦截高速、大机动目标,建立了纵向平面内的拦截器-目标非线性相对运动学模型,基于Terminal滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够在有限时间内收敛到0的思想,设计了纵向平面内的Terminal滑模制导律,并结合Lyapunov稳定性理论对其稳定性进行了证明推导;将继电特性连续化的方法引入到制导律设计中,实现了准滑动模态控制.仿真表明,所设计制导律能使视线角速率在有限时间内收敛到0.该制导律符合动能拦截器可用过载小、燃料受限、对脱靶量要求高等要求,具有一定的工程应用价值.