燃气动力／空气动力复合控制拦截弹的制导精度研究

燃气动力／空气动力的复合控制方式是当今世界大气层内拦截弹的发展方向之一。复合控制技术的分析研究是当前急需解决的重要问题。在考虑目标机动加速度大小、目标机动时刻以及目标角闪烁的条件下，确定了拦截弹的控制方式由空气动力切换到复合控制时的切换时间，并研究了单纯空气动力控制改为空气动力与力矩燃气动力的复合控制而进行其末制导精度的变化。     

复合控制拦截弹的稳定控制系统数学模型的建立

建立了燃气动力／空气动力复合控制拦截弹的稳定控制系统数学模型。首先，给出了复合控制拦截弹弹体的数学模型，然后提出复合控制拦截弹的稳定控制系统结构，最后推导出复合控制拦截弹的稳定控制系统的传递函数，并从理论上分析了复合控制拦截弹的稳定控制系统时间常数小于仅采用空气动力控制拦截弹的稳定控制系统时间常数。     

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     

直接力/气动力复合控制拦截弹的飞行控制系统设计

推导了气动力与力矩式直接力复合控制拦截弹弹体的数学模型，用气动力控制与直接力控制并行的方式初步设计了拦截弹的飞行控制系统．最后推导出复合控制拦截弹的飞行控制系统的传递函数，并分析了拦截弹分别采用复合控制和空气动力控制时的飞行控制系统时间常数。在此基础上进行拦截弹末制导精度的仿真．验证了复合控制方式比气动力控制更为有效。     

空基动能拦截弹制导控制系统综述

弹道导弹在未来战争中具有很大的威胁,利用空基动能拦截弹拦截处于助推段飞行的弹道导弹是世界各国正在研发的先进拦截技术之一。系统地论述了空基动能拦截弹的发展现状,构建了弹道导弹助推段拦截的作战流程,分析了弹道导弹在助推段的飞行特性,探讨了动能拦截弹制导控制系统的研究进展,在此基础上,重点指出了动能拦截弹制导控制设计需要解决的一些问题。     

空基动能拦截弹制导控制系统建模与仿真

为研究用于弹道导弹助推段拦截的空基动能拦截弹的制导控制系统,探讨了弹道导弹助推段拦截的作战过程,建立了弹道导弹助推段飞行的弹道模型;根据弹道导弹在助推段的飞行特点,建立了动能拦截弹制导控制系统模型,其中包括拦截弹结构模型、动力学与运动学模型、相对运动模型、传感器测量模型、复合制导模型和直接力/气动力控制模型。在Matlab/Simulink环境下开发了弹道导弹助推段拦截的数字仿真系统,并对仿真结果进行了分析。仿真结果验证了模型的合理性,可为空基拦截弹制导控制系统的设计提供参考。     

推力矢量拦截弹制导控制一体化设计

针对采用推力矢量控制的拦截弹,首先给出了推力矢量和气动力的归一化设计方法,通过引入等效舵偏角的概念,将多控制输入问题转化为单控制输入问题,并进行求解,设计了推力矢量偏心和气动舵偏转的控制分配策略,给出了气动舵偏转角及推力矢量偏心角的数学表达式,解决了多控制量之间相互争斗的问题。在此基础上,通过模型标准化,采用Backstepping方法(反步法),借助Lyapunov再设计工具,对导弹制导与控制系统进行一体化设计,得到了俯仰平面内的制导控制律。仿真结果表明,和常规制导与控制方法分别设计相比,采用该制导控制一体化设计方法能够使拦截弹有效拦截机动目标,并且导弹的姿态和执行机构偏角的变化也更加平稳。     

复合控制拦截弹的稳定控制系统数学模型的建立

建立了燃气动力/空气动力复合控制拦截弹的稳定控制系统数学模型.首先,给出了复合控制拦截弹弹体的数学模型,然后提出复合控制拦截弹的稳定控制系统结构,最后推导出复合控制拦截弹的稳定控制系统的传递函数,并从理论上分析了复合控制拦截弹的稳定控制系统时间常数小于仅采用空气动力控制拦截弹的稳定控制系统时间常数.     

制导火箭末敏弹射击精度分析

制导火箭末敏弹是火箭制导控制技术和末敏弹技术有机结合的新型弹药,针对此前制导火箭与末敏子弹相结合的系统射击精度研究不够充分的问题,根据制导火箭末敏弹的工作流程和弹道特点,建立了各飞行段制导火箭和末敏子弹的弹道模型,通过分析各弹道段扰动因素的影响,对误差源进行了分配,运用Monte-Carlo法进行了射击精度仿真计算和分析。结果表明,制导火箭末敏弹系统射击精度(CEP)不大于60 m,与末敏子弹的扫描探测范围匹配,满足精确打击小幅员目标的要求。分析方法和仿真结果对完善制导火箭末敏弹指标体系、优化弹道方案以及作战使用时计算用弹量等具有重要意义,也可作为同类装备设计参考。     

基于激光制导的高速拦截制导精度分析

防空领域中存在拦截目标速度高,控制时间短等难题。基于Simulink模块仿真,搭建激光末制导回路并构造该回路的伴随系统,仿真分析了随着弹-目接近速度不断提高,激光导引头在不同响应速度条件下,导引头角速度测量误差、角速度噪声以及导引律中的角度约束等因素所引起的脱靶量随末制导时间的变化规律。结果表明,提高激光导引头的响应速度能够有效降低弹-目接近速度提高所带来的影响。若弹-目接近的马赫数达到4以上,导引头带宽至少需大于80Hz,才能使得制导精度不会随着接近速度的提高而进一步的降低。     

大气层外拦截器偏置导引律设计

为了实现在拦截末端对目标的观测,针对导引头安装在导弹头部的大气层外拦截器设计了偏置导引律。首先分析了拦截器姿控能力、视线转率和偏置距离之间的关系,然后在考虑弹一目相对距离的估计误差和视线转率测量噪声的条件下,通过预测控制方法设计了对于视线转率和弹一目相对距离误差鲁棒性强的导引律。仿真结果表明,在视线转率和弹一目相对距离测量不准确的情况下,应用该导引律能够实现偏置观测。     

制导精度仿真方法研究

在现代飞行器制导系统的研制和定型过程中 ,精度仿真已经成为一种必不可少的重要技术手段。本文根据伴随系统理论 ,在某飞行器制导工具误差的精度评定中加以实际应用 ,求出落点偏差的协方差矩阵。试验表明 ,该仿真方法可以提高仿真试验效率 ,便于对制导系统性能进行广泛的分析研究。     

大气层外动能拦截器顺轨拦截制导律设计

在分析中段拦截弹道导弹的优势和特点的基础上,提出顺轨拦截弹道导弹的方案.阐述顺轨拦截的概念,建立用于顺轨制导的弹道导弹和拦截器相对运动模型,基于二阶滑模控制理论设计二阶滑模非线性制导律.通过拦截器拦截弹道导弹的数字仿真验证了制导模型和制导律的正确性.     

水下微分对策协同拦截制导策略

为提高对未知目标的拦截能力,基于博弈理论,研究了一种由水下拦截器和我方舰艇协同防卫来袭目标的微分制导策略。该策略在三方对策关系基础上,结合视线指令构造协同约束,建立三方自导约束模型,以终端脱靶量和最小能量为性能指标进行协同对策制导律设计。利用伴随原理解决终端问题方法导出具有反馈控制的“零效脱靶量”,并以滚动时域法对制导参数进行实时预测。通过对可捕获条件下不同制导方式来袭目标的拦截仿真表明：在相同条件下,该制导策略弹道性能良好,不受目标机动形式的限制,具有较强的鲁棒性和稳定性。     

大气层外拦截弹制导律设计与仿真

研究了地基动能杀伤拦截弹拦截低轨目标的制导方法.设计了对目标预测拦截点进行攻击的拦截弹飞行过程中的制导律,提出了一种确定目标预测拦截点及在拦截过程中修正预测拦截点的方法;通过仿真分析验证了方案的可行性.     

大气层外拦截器预测导引律设计及制导系统稳定性分析

针对脉冲式发动机作为轨控执行机构的大气层外拦截器,考虑视线转率的测量噪声和弹-目相对距离的估计误差,推导了视线转率预测值与当前时刻状态、控制输入、视线转率测量噪声以及弹-目相对距离估计误差之间的关系;基于预测控制方法设计了开关式导引律,通过分析得到了开关式导引律对应的开关曲线;应用李雅普诺夫方法分析了制导系统的稳定性.数值仿真结果表明,视线转率和弹一目相对距离测量不准确情况下,应用该文提出的导引律设计方法仍然能够实现直接碰撞.     

天基动能拦截器末制导研究与仿真

文中将比例导引运用到了天基动能拦截器的末制导中,并利用轨控发动机对拦截器的质心运动进行调节,建立了末制导段拦截器和目标的相对运动模型,简单介绍了轨控发动机模型.用真比例导引TPN和实际真比例导引RTPN对目标不机动和机动两种情况进行了数字仿真,并给出了仿真结果及分析.     

考虑建模误差的拦截弹制导控制一体化设计

针对拦截弹末段的制导控制问题,改善已有建模结果,采用智能控制方法设计一体化控制律。考虑近似线性化和忽略耦合因素引起的建模误差,采用模型误差补偿改进拦截弹动力学模型;结合弹目相对运动非线性模型,建立面向拦截弹末段的制导控制一体化(IGC)模型。对此非匹配型非线性系统,利用自适应动态面控制方法进行控制器设计,不仅消除系统非匹配不确定性对系统性能的影响,同时避免了传统反演法的微分膨胀问题,得到控制目标与执行机构指令之间的直接关系。通过与忽略建模误差的IGC 拦截仿真比较,实验结果表明本文IGC 控制效果的优越性。