机动高速目标的全向拦截制导律研究

针对机动高速目标拦截制导问题,建立了全向拦截机动高速目标的相对运动方程,推导并设计了能同时进行顺轨和逆轨拦截的全向真比例(OTPN)制导律,无需对目标加速度的估计和增加修正项即可满足对机动目标的拦截制导,能有效避免目标机动参数估计误差对制导精度的影响。数值仿真结果验证了OTPN拦截制导律可有效拦截机动高速目标,同等初始条件下,OTPN在捕获范围、弹道特性、过载变化、总控制量等拦截参数上均优于传统的经典比例、负比例及其扩展制导方案。     

攻击机动目标的最优导引规律研究

针对纵轴方向没有轨控发动机的ＫＫＶ,建立空间拦载的线性运动学模型,通过采用新的剩余时间计算方法,提出了拦截任意机动目标的最优导引规律,最后,分别采用最优制导律和比例导引,对平面拦截过程进行计算机仿真。仿真结果表明,最优制导律和比例导引相比更能有效地拦截机动目标。     

拦截高速运动目标广义相对偏置比例制导律

针对经典比例导引法在末制导阶段拦截高速运动目标时捕获域较小、无法有效利用导弹机动能力及难以实现碰撞角约束等问题,提出了一种广义相对偏置比例制导律。为扩大经典比例导引律的捕获域及提升其对导弹的机动利用能力,设计了一个时变导引系数,使所提制导方案可综合比例及反比例2种导引律的优势。为实现对高速运动目标的定向打击,引入了相对偏置比例,通过控制相对飞行轨迹角以实现对碰撞角的约束。为提升制导方案在拦截高速机动目标时的性能,在制导指令中对目标机动影响进行了补偿。数值仿真结果验证了该制导方案相比于经典的比例导引法具有更大的捕获域和过载利用度,以及较强的碰撞角约束能力。     

机动目标的鲁棒几何法导引律仿真分析

基于机动目标,以空间微分几何和李雅普诺夫稳定性原理为基础,通过仿真分析鲁棒几何法导引律在追击不同机动目标时的弹道。在不同发射角下追击相同目标时,比较比例导引法和鲁棒几何法两种导引律的弹道特性。仿真结果表明鲁棒几何导引法具有以下优点:不需要额外的测量信息,兼具比例导引律的易执行性和微分几何制导律对视线旋转抑制的有效性。该制导律可以拦截大机动目标,且性能优于现有的变系数比例导引算法,同时拦截过程中过载曲线变化更为合理,弹道平直不需要得到目标精确的加速度和速度方位信息,对目标机动具有强的鲁棒性。     

基于Nussbaum-type增益技术的末制导律设计

针对三维目标拦截问题,文章提出了一种新的具有强鲁棒性的非线性末制导律。基于弹目相对运动学的非线性关系,将目标机动作为系统的有界扰动,建立了三维弹目相对运动的数学模型。并应用Nussbaum-type增益技术,基于零化弹目视线角速率的思想,提出了一种全局非线性稳定控制策略,得到了连续的非线性末制导律。该方法利用Lyapunov稳定理论严格证明了在有限时间内弹目视线角速率收敛到适当小的范围内,实现末制导系统的稳定性。数字仿真表明和比例导引律相比,这种制导律对高速大机动目标具有很强的鲁棒性和适应性,并能获得良好的制导精度。     

平面微分几何制导律应用研究

分析了微分几何制导律在战术弹道导弹拦截场景中的捕获条件和捕获能力.首先根据古典微分几何中的曲率理论将微分几何制导曲率指令从弧长体系转换到时域下,然后给出了指令攻角的算法和微分几何制导律,最后推导出拦截高速目标时的初始必要捕获条件.仿真结果表明,微分几何制导律可以应用于战术弹道导弹拦截场景,且与比例导引律相比,该制导律对变机动目标具有更强的鲁棒性.     

基于扩展滑动模态控制的末制导律设计

对于三维目标拦截问题，提出了一种新的具有鲁棒性的扩展连续滑动模态末制导律。基于变结构控制理论的方法和零化弹目视线角速率的思想，选择一个合适的滑动区域代替传统变结构滑动模态的设计，同时将目标的机动加速度视为已知的有界扰动。设计得到了具有鲁棒性的三维扩展的连续滑动模态末制导律。该方法利用Lyapunov稳定理论严格证明了扩展的连续滑动模态末制导律在滑动区的可达性和渐近稳定性。该方法简单，易于理解，便于工程应用，数字仿真验证了所提出的制导律更适合拦截大机动目标。     

基于遗传算法的飞行器追踪拦截模糊导引律优化设计

针对飞行器的追踪拦截问题,研究了基于遗传算法的模糊导引律。导引律的设计以模糊逻辑控制理论为基础,以追踪拦截过程中的接近速度和视线角速度为输入变量、追踪器控制指令为输出变量,在合理给出追踪拦截适应度函数后,采用遗传算法对各变量的模糊分区、隶属度函数参数和模糊推理规则进行了优化。并与一般模糊导引律以及工程中广泛应用的比例导引律进行了性能对比。仿真结果表明:所设计的导引律对目标的追踪性能更优。     

基于微分对策的水下主动防御拦截导引方法

针对来袭水下目标机动方式的无法预知的问题,为实现精确拦截,以目标捕获条件为约束,设计了一种用于水下机动目标拦截的微分对策导引律。以微分博弈理论为基础,构造用于双边最优控制的二次型性能指标,利用伴随原理求解终端问题的方法导出具有状态反馈形式"零效脱靶量",并以其为性能指标设计用于航向角控制的微分对策制导律。通过对机动目标的跟踪拦截表明:该制导律对目标机动方式具有较强的鲁棒性,与最优导引相比,对机动目标的拦截精度高,可满足水下拦截作战技术需求。     

一种基于θ-D次优控制的三维末制导律设计

最优制导律在求解Hamilton-Jacobi-Bellman(HJB)方程时十分困难。θ-D方法是一种基于State Dependent Riccati Equation(SDRE)方法的新型次优控制方法,能够获得HJB偏微分方程的近似闭环解。针对最优制导律在求解HJB方程时十分困难的问题,文章在考虑导弹自动驾驶仪动态特性和末制导的三维真实拦截情况下,建立导弹和目标的三维相对运动方程,基于θ-D次优控制方法,经状态重定义后对模型方程的伪线性化处理,得到闭环形式的θ-D三维末制导律。为验证所提出制导律的制导性能,分别针对目标不机动和机动的拦截情况进行了数值仿真。仿真结果表明,相比自适应变结构制导律,文中设计的θ-D三维闭环末制导律能克服自动驾驶仪动态延迟对制导性能的影响;对于目标作大机动逃逸的情况,其制导性能更优。     

Advanced optimal guidance law with maneuvering targets

Based on optimal theory, the advanced optimal guidance law （AOGL） is derived for the interception endgame of maneuvering targets in step mode. The guidance system dynamics, target maneuvering dynamics and acceleration, gravity acceleration are considered and their effects are dy- namically cancelled out in guidance law. A four states Kalman filter is designed to estimate the re- quired states for AOGL. Simulation results show the AOGL is less sensitive to errors caused by target maneuvering and guidance system lag, and it needs less missile acceleration in most time of guidance especially at the end of intercept than other guidance laws. Especially its acceleration is zero at the end of intercept when attacking maneuvering target.     

Effect of Autopilot Structure on Proportional Navigation Guidance

The dynamic characteristics of acceleration autopilot and attitude autopilot are discu.ssed in detail. Also, a comparison study was made between these two different types of control schemes for guidance loop. By means of simulation, it is concluded that the guidance accuracy is mainly determined by the slowest subsystem among different system dynamics. For air-to-ground missiles, with limited terminal guidance time, the control scheme of acceleration autopilot combined with proportional navigation guidance （PNG） law is the better choice.     

Strapdown Homing Guidance System Design for Some Ammunition

The guidance is one of the main development di-rections of conventional ordnance.Strapdown homingis one of the main measures for ammunition guidancebecause of the li mitation of mass,volume,cost andlaunch overload.Such guided ammunition couldn’tdirectly use the conventional proportional guidancelawasthe strapdownseeker could only providethein-formation of line-of-sight angles in body coordinates,which could be used in attitude pursuit guidance sys-tem[1].It is well known that the attitude pur…     

Remote Control Guidance Law Design Using Variable Structure Control

Variable structure control has been described byUtkinin the former Soviet literature since the earlysixties.The basic feature of variable structure control(VSC)isthe sliding motion.Thistype of methodolo-gyis attractiveinthe design of controlsfor nonlinear,uncertain,dynamic system with uncertainties andnonlinearities of unknown structure as long as theyare bounded and occurring within a subspace of thestate space[1,2].The purpose of a sliding mode controller(SMC)is to derive a nonlinear plan…     

An Efficient Guidance Law for Intercepting Maneuvering Evader in Three-Dimensions

0arwnGuidancelawfOrinterceptingmaneuveringevaderhasbeenstUdiedinInanlite.tU..[l~3].Many0fthemaredevotedtothecaseintwo-dimensions.ButthercalaircoInbatSarealwaysthecasesofvariablespeedinterceP-tionsinthree-dimensi0ns,whichisonesubectofth0securrenilyunderg0inginvestigativeeffoTtS.Adlerwasthefirsttoconsiderthethree-dimensionsPPNGproblem['1andtoanalyzeIhepeforeofthisPPNGbasedonthelin-eallzedtraectoryeqUah0ns.Thederivedresultsarevalidonlyforsmalldeviationsofthetrajectorybothecollisi0ncourse.…     

纯方位量测下增强可观测性的微分对策制导律

为改善导弹受到干扰或加装被动捷联导引头仅能够完成视线角度或纯方位量测情况下的导弹制导信息估计性能,提出了一种适用于纯方位量测的微分对策制导律。首先,通过对范数型微分对策制导律对策空间的分析,明确了捕获区的制导特性可以用于改进纯方位测量情况下的可观测性的设计思路。其次,在完成纯方位估计器设计的基础上,利用估计均方误差反映估计器可观测性的特性,建立了导弹控制量和可观测性之间的关系。然后在微分对策空间的捕获区域内,进行制导控制指令的选取,保证脱靶量的同时,提升估计器的可观测性能。最后给出了所提出的增强可观测性的制导律的执行流程,并考虑控制系统延迟和外部其他不确定性因素的影响,以及脱靶量控制优先的原则,对零控脱靶量参数和剩余飞行时间参数进行了设计。制导律的设计方法超出了确定性等价原理的框架,实现了滤波和制导律的集成设计。非线性仿真对比表明,采用所提出的制导律,可以获得较好的目标信息估计性能,且具有较高的单发命中概率。