一种提高导引头跟踪精度的方法

分析了现代导弹使用导引头经典角跟踪系统时存在的问题,提出了在一种提高导引头跟踪精度的方法。该方法利用角度卡尔曼滤波和多普勒跟踪回路的信息,估算出目标视线角速度,并且在角跟踪回路中增加了一项速度控制,既减小了系统的静差,又减小了随机误差,使角跟踪系统能满足现代导弹的要求。     

大离轴角发射导弹导引头跟踪回路对制导系统影响分析

针对大离轴角发射的红外型导弹采用平台式导引头跟踪回路的特点,分析了平台式导引头跟踪系统的稳定回路增益变化、速率陀螺的加速度敏感特性以及弹体的运动耦合这三个不确定性对导弹制导控制系统的稳定性以及最终脱靶量的影响。通过仿真表明,这三个不确定性对制导系统有重要的影响。文中研究对导引头跟踪回路系统的工程实现有一定的理论指导和参考意义。     

一种在高重复频率脉冲多普勒雷达导引头中消除遮挡的方案

该文以实际的导弹系统为背景,分析了高PRF PD导引头中存在的信号遮挡问题,提出了改变发射信号的PRF值来消除遮挡的解决方案,该方案可用于消除脉冲多普勒雷达中,特别是高PRF PD导引头中的遮挡问题及距离模糊问题。在高PRF的跟踪过程中,在每个时间间隔T,采用该方案的系统在一定的PRF范围内改变脉冲重复频率值,以保持目标回波落在接收门的中心,从而除遮挡的影响;同时系统还可获得一个较高精度的目标距离估值。     

陀螺稳定平台自适应分层滑模速度控制

为了消除高精度陀螺稳定平台系统中的非线性因素对系统控制的影响,设计了一种自适应分层滑模速度控制器。结合某小型电视跟踪导引头中的陀螺稳定平台实际系统,首先,介绍了稳定平台系统的控制结构,具体分析了陀螺速度闭环的工作原理,以及系统中影响速度控制性能的主要非线性因素。其次,针对系统特点,结合滑模控制强鲁棒性的优点,在速度闭环中设计了分层滑模控制。在边界层内,采用了积分增益型滑模控制。在边界层外,采用了带有灰色预测控制项的滑模控制。针对滑模控制中扰动量无法准确确定的问题,设计了自适应调整方法实时估计扰动量的大小。最后,利用Lyapunov方法证明了该方法的稳定性。在导引头稳定平台上实验表明,同PID控制相比,该滑模速度控制器能够有效消除系统非线性因素的影响,改善了闭环速度揎制的性能,提高了稳定精度。同时,与比例滑模控制相比,该方法有效减弱了抖振现象。     

平台式导引头跟踪回路对制导系统的影响

针对应用速率陀螺的伺服平台式导引头跟踪回路的导弹制导控制系统特点,分析了伺服平台式导引头跟踪系统的稳定回路增益变化、速率陀螺的加速度敏感特性、弹体的运动耦合以及导引头天线罩斜率等不确定性对导弹制导控制系统的稳定性以及制导回路最终脱靶量的影响。对上述的影响因素分别进行了理论推导与数学仿真,仿真结果表明,上述不确定性对制导系统有重要的影响。该研究对平台导引头跟踪回路系统的工程实现有一定的理论指导和参考意义。     

多约束制导律与导引头隔离度制导匹配性研究

针对导引头隔离度影响多约束制导系统稳定性与制导精度的问题,推导了一种多约束制导律（GLMC）,在此基础上构建了考虑导引头隔离度的多约束制导模型。研究了导引头隔离度和制导参数等对制导系统稳定性的影响规律,采用伴随函数法,分析了有无导引头隔离度影响情况下GLMC制导性能变化规律。结果表明,减小制导时间常数、增大隔离度幅值,以及剩余飞行时间的减小都会降低系统稳定性。GLMC能容忍的隔离度水平大约为1%,在实际工程应用中,要保证GLMC较为先进的制导性能,需严格控制导引头的隔离度水平,降低寄生回路对制导系统稳定性的影响。     

雷达导引头三种抗遮挡技术的适用性分析

针对脉冲体制主动雷达导引头存在遮挡问题,在阐述遮挡效应及其对导引头影响的基础上,分析了变重频、遮挡外推和遮挡预判三种抗遮挡技术。分析表明:对于宽带导引头,可采用变重频抗遮挡技术消除遮挡;对于窄带导引头,可结合遮挡外推和遮挡预判技术降低遮挡影响。     

在数字仿真中用复数包络法描述接收机输入信号的原理

介绍了在制导系统仿真中形成导引头接收机输入信号的基本原理,它适合在研究PD雷达导引头截获、跟踪和制导性能时使用。     

旋转式相位干涉仪克服测角模糊原理分析

相位干涉仪应用于导弹制导系统具有广泛的前途,特别适用多模导引头。本文提出了一种克服一般相位干涉仪所具有测角模糊的通病方法:即采用旋转弹体和时延跟踪系统,使角度信息转为弹体旋变频率的交流幅度和相位,从而在角度测量上是单值的。本文对相位干涉仪内回路进行了分析,说明了积分器输出包含了目标全部角信息,并且是不模糊的。时延跟踪系统使相干仪具有宽频带容量,适用于主动、半主动、被动制导的导弹。     

载机雷达受干扰条件下复合制导空空导弹的应用研究

当载机的雷达系统由受敌方压制干扰转为跟踪干扰源目标时,载机火控系统只能获得目标角度信息,不能正常测距测速。本文研究了跟踪干扰源模式下复合制导空空导弹的有关问题,对比分析了中制导段使用不同导引律对导引头角度预置精度的影响,得出了使用三点式导引最为有利的结论;文中还分析了装订目标速度对导引头速度搜索结果的影响,提出了确定允许发射距离时必须考虑目标速度、距离误差的影响。     

反装甲车导弹落角约束制导律研究

针对反装甲车导弹打击目标时落角约束要求,研究了两类典型的具有落角约束的导引律。通过在滑模变结构导引律的基础上引入模糊逻辑控制以减小控制量的抖振和系统能量耗损;在比例导引律的基础上引入时变导航系数与偏置项来满足落角约束。对两种改进制导律的有效性进行了仿真校验。仿真结果表明,与变系数偏置比例导引律相比,模糊变结构控制在干扰影响下仍能保持较高的制导精度。     

制导炮弹制导控制系统设计与仿真

针对采用SINS／GPS和末端寻的复合制导的制导炮弹，采用比例导引作为中制导和末制导的导引规律．从动力学方程出发，推导出制导系统的解析表达式．在对制导系统解析表达式各个参数进行分析的基础上，设计出对高度和速度具有自适应能力的制导系统控制参数，所得的结果易于工程实现．为了实现大落角攻击目标，进行了末制导过重补设计．仿真结果表明该制导控制系统性能良好，可以精确的将制导炮弹导引到目标捕获区，实现小脱靶量大落角对目标进行攻击．     

基于无迹变换的协同探测与速度方向控制制导律一体化设计

飞行器协同探测相比于单飞行器探测具有精度更高、抗干扰能力更强的优势。传统制导控制设计过程中通常将目标定位跟踪和制导算法进行解耦设计,但实际上制导算法需要实时估计的目标位置等参数作为输入,而制导算法也会影响目标跟踪状态和测量方程的构建以及观测条件,两者存在较高的耦合度。解耦分别设计会造成一定的信息缺失,降低估计和制导精度。针对这一问题,本文构建了一种基于无迹变换的协同探测与制导一体化设计方法,一方面将协同探测目标定位算法引入制导律中,利用融合的目标位置估计均值和方差作为制导算法的输入,将制导过程作为一个随机矢量的非线性传播过程,利用无迹变换获取飞行控制角的均值和方差。仿真实验验证了该方法与传统的速度方向控制滤波算法定位相比,既能提升探测精度,同时满足较低的过载,较好地对飞行器的速度方向和姿态进行控制。     

雷达导引头最优控制问题研究

建立雷达导引头角跟踪控制数学模型,运用最优控制理论推导天线控制指令;基于机动目标当前统计模型,运用卡尔曼滤波及多普勒跟踪速度修正信息,估计出天线最优控制状态量;经仿真验证,设计方法不仅能够改善制导律输入精度,同时能够提高雷达导引头的响应性能.     

基于反步法和非线性动态逆的无人机三维航路跟踪制导控制

为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律;在控制内环,以非线性动态逆理论和奇异摄动理论为基础,设计由机动指令生成器、角度转换器、慢回路姿态控制器和快回路角速度控制器所组成的飞行控制模块,对制导外环给出的制导指令进行快速精确地跟踪。基于Lyapunov稳定性理论证明了无人机航路跟踪制导控制方法的稳定性。通过对比分析无人机6自由度模型下的三维航路跟踪仿真,说明所提出的制导控制方法能够使得无人机精确地跟踪参考航路,从而验证了该方法的有效性、合理性。     

速度时变情况下多飞行器时间协同制导方法研究

针对无动力飞行器在速度时变情况下的同时攻击问题,提出基于非线性扩张状态观测器的分布式时间协同三维制导方法。定义飞行器的总前置角以推导简化的相对运动方程,并选取飞行器与目标的相对距离和接近速度为协调变量。考虑实际中飞行器速度时变的情况,把速度变化率建模误差及外界干扰作为扰动,弥补了已有方法对速度严格限制为常速的不足。为了估计系统扰动,设计非线性扩张状态观测器,并证明了带扰动估计的一致性控制协议可以保证多飞行器系统攻击时间的有界一致性。基于该控制协议的时间协同制导律由于在飞行器速度方向与视线方向之间始终存有夹角,当时间协同基本达成时切换成前置角有限时间收敛制导律,以保证最终的制导精度和攻击效果,两种制导律采用模糊逻辑规则平滑连接。通过仿真实验验证了所提制导方法的有效性以及优势。     

考虑自动驾驶仪故障的复合全局滑模制导律

为了提高对低空目标的跟踪精度,需将弹目视线角约束在布儒斯特角附近,以降低多径干扰对雷达导引头探测精度的影响。基于全局滑模控制的原理,设计出一种全局滑模制导律。该制导律可确保在跟踪拦截低空目标的过程中,将弹目视线角约束在布儒斯特角附近。该制导律由于使系统省去了趋近滑模面运动的过程,从而使系统具有全程鲁棒性。针对导弹自动驾驶仪执行制导指令时可能发生的故障问题,设计了一种虚拟指令作为故障扰动的补偿,结合所设计的虚拟指令,设计出一种复合全局滑模制导律。仿真结果表明,该复合制导律可大大提高系统的抗干扰性能,维持系统的稳定性。     

一种基于速度方向修正的旋转稳定弹弹道跟踪制导方法研究

针对旋转稳定二维弹道修正弹的制导律设计问题,提出了一种基于速度方向修正的弹道跟踪制导方法,推导了固定舵产生阶跃激励时弹丸的攻角及速度运动规律,得到了平均偏角的相位角与固定舵滚转角的关系。通过在标准弹道上生成一个虚拟未来点,得到了速度角的指令。提出了通过修正速度方向与该指令的偏差,实现对标准弹道跟踪的原理。提出了一种当实际弹道偏离标准弹道较远时,通过落点预测实时生成新的标准弹道的方法。仿真结果表明:小射角射击时,可在全弹道采用速度方向修正来跟踪标准弹道;大射角射击时,可在降弧段在线生成标准弹道,再通过速度方向修正来跟踪该标准弹道。     

带角度约束的倾斜转弯飞行器制导律设计

针对倾斜转弯飞行器以给定角度攻击目标的要求,考虑控制回路动态特性对制导的影响,研究了带角度约束的制导律设计方法。以倾侧角和法向过载指令为控制量,建立了含控制回路动态特性的设计模型; 基于该模型和多通道解耦的思想,提出带角度约束的滑模变结构制导律,通过调整趋近律参数消除抖振。理论分析表明:在初始阶段,该制导律较最优制导律对过载的需求小; 通过优化制导律参数,当系统进入滑模面后,飞行器能按最优制导律命中目标。仿真表明,该制导律在满足落点和落角要求的同时,具有对过载需求分配合理、速度损失小的优点。