多约束条件下弹体末端制导建模方法研究

针对制导弹体考虑终端落角、攻角回零及飞行过程中最大过载约束的多约束条件下末端制导问题,提出了一种多约束自适应最优导引律的设计方法,详细推导了带落角约束、目标函数加入剩余飞行时间的幂函数拓展得到的一组带制导阶数n的最优导引律,并在此基础上深入分析导引律解析特性寻求制导阶数n与末端攻角回零、最大过载约束的关系。根据研究分析提出了一种可在制导初始时刻在线确定制导阶数n应用于导引律的制导方法满足多种约束条件。仿真结果表明,该制导方法适用于制导火箭弹多约束制导问题,并具有较强的鲁棒性。     

带落角约束的滑模变结构制导律研究

针对某些制导武器命中目标时的落角指标要求,设计了带落角约束的制导律。基于变结构理论和Lyapunov稳定性理论推导了一种末端带落角约束的滑模变结构制导律,并证明了其稳定性;然后,将该制导律和优化的姿态角约束比例导引律进行了数字仿真比较。结果表明,在攻击地面固定目标时,带落角约束的滑模变结构制导律在保证命中目标的同时满足期望的落角,验证了其制导效果。     

一种电视制导无人机大落角对地攻击末制导律

针对电视制导无人攻击机对地面运动目标进行攻击的问题,提出了一种带落角约束的自适应滑模变结构末制导律.该制导律通过引入基于弹目视线角速度的反馈、弹目视线角与期望落角之差的反馈及变结构项实施控制;通过合理调整三者的比例关系,可以满足制导精度和落角的双重要求.仿真实验结果表明,该制导律对地面运动目标的速率变化具有较强的鲁棒性...     

一种增大空地导弹落角的新制导律

为发挥空地导弹侵彻战斗部的威力,提高目标毁伤效果,引入了一种新制导律"弹道成型"制导律,对导弹的末端落角进行约束。通过与比例导引和过重力补偿比例导引进行对比,建立数学模型,进行数字仿真,分析了新制导律在增大导弹落角方面的优点。仿真结果表明,在较低的平飞弹道约束条件下及过载要求范围内,"弹道成型"制导律能以期望的落角命中固定或机动的目标,具有较大的工程实际应用价值。     

一种落角约束的自适应模糊滑模导引律

考虑末制导中的落角约束和过载约束,提出一种自适应模糊滑模导引律,并采用李雅普诺夫稳定性判据对其稳定性进行了证明。通过将落角与视线角联系起来,从而设计滑模面实现落角约束。通过引入自适应模糊推理系统消除滑模控制中的抖振,提高了导引律的实用性。由于模糊推理具有强大的自学习能力,可在线修正加速度指令,故而对于未知干扰和模型不确定性具有良好的鲁棒性,提高了导引精度。仿真验证了该导引律在不同条件下均能满足过载约束和落角约束。     

基于GA的带终端约束的变结构末制导律设计

巡航导弹对目标的杀伤力,除了精度要求(零脱靶量)外,还在于它的落角,尤其是打击纵深的目标时,垂直入射的价值很高.针对巡航导弹落角限制的要求,分别对纵向和侧向两个通道设计出了限制落角的变结构末制导律,可以使导弹在期望的方位以期望的落角打击目标.针对两通道的耦合造成的参数敏感性,采用遗传算法对变结构参数进行了优化,并将其与带终端约束的三维比例导引律进行了比较.仿真结果证明了该制导律在落角和精度方面的优势与有效性.     

带落角约束的均值聚类神经网络滑模制导律研究

为提高电视末制导炮弹对地面目标的命中精度,减小炮弹的落角误差,同时实现以期望落角命中目标,在分析带落角约束滑模制导律特点的基础上,针对RBF(Radial Basis Function)神经网络滑模制导律难以以期望落角命中目标的不足,提出了一种结合均值聚类与RBF神经网络的滑模制导律,使得神经网络在学习过程中能根据炮弹的实时飞行状态不断调整聚类中心,使中心值始终是目前飞行状态下的最优解,实现制导律的优化.对静目标与动目标算例的数值仿真表明:相比带落角约束的滑模控制,RBF神经网络滑模控制、均值聚类RBF神经网络滑模控制由于均值聚类的加入,求得的切换项增益能使炮弹以期望落角命中目标,且具有较强的鲁棒性.     

带落角和导引头视角约束的制导律设计

针对导弹实现终端大落角对目标进行攻顶的需求,通过带落角约束的最优制导律来控制终端落角,此过程中可能会出现目标超出导引头视场的现象,所以设计了一种带修正项的制导律。该方法是在最优制导律的基础上引入一个修正项,当导引头视角超出设定阈值时开启修正项,使目标始终处于视场之内;当视角小于阈值时关闭修正项以发挥原制导律的优势。该制导律既保留了原来最优制导律的高落角特性,又有效地处理了导引头视角的问题。仿真结果表明：通过该方法实现带落角和导引头约束的导引是可行的。     

带落角约束的导弹制导控制一体化最优控制律设计

带有落角约束的空地导弹制导控制一体化设计,可有效提高导弹的制导精度和毁伤效果,已成为当今研究的热点之一。针对小型空地导弹建立俯仰平面导弹一体化模型,同时为实现落角约束,将其转化为含有落角约束项的线性系统;继而采用线性二次型最优控制方法设计带落角约束的导弹一体化最优控制律;最后对所设计的控制律与一种滑模变结构控制律做仿真对比,结果表明导弹在所提设计控制律作用下,既可以保证导弹的制导精度,实现落角约束,同时也可以保证弹道的平滑,缩短制导时间,体现出了良好的性能。     

红外成像制导导弹分布式协同制导律研究

针对红外成像制导导弹协同攻击问题,基于网络同步原理,考虑导引头视场角、攻击时间协同及攻击角度协同约束条件,提出了一种面向协同探测的分布式协同制导律。建立了包含弹目距离、视线角等在内的弹目相对运动方程,并通过坐标转换将攻击时间及攻击角度协同问题转化为弹目距离及弹目视线角的一致性收敛问题。在一致性问题求解过程中,应用分布式一致性策略计算满足导引头视场角约束的纯比例导引的修正量及切向加速度,从而实现了红外成像制导导弹满足导引头视场角约束的攻击时间协同和攻击角度协同,并给出了制导律成立的充分条件与参数的规范化设计方法。设计的分布式制导律具有满足视场角约束、无中心节点、适应非定常导弹速度、通讯代价小的优点,可以有效适用于红外成像制导导弹进行分布式协同制导。     

基于RBF的带落角约束的最优滑模导引律设计

根据防空导弹打击目标的作战特点,提出一种基于RBF网络的带终端落角约束的最优滑模变结构导引律。首先应用最优控制理论和变结构控制理论设计基于视线角和视线角速度的最优滑模变结构导引律,然后应用RBF网络对所设计导引律中的变结构项的增益进行调节。仿真结果表明,所提出的导引律不仅能减弱系统抖振,而且能够同时满足命中精度和命中期望角的要求,对目标机动具有很好的鲁棒性。     

近距空空导弹复合制导关键技术研究

为满足近距空空导弹射程不断增大以及大离轴角发射的需要,第四代近距空空导弹越来越多地采用复合制导技术,中末制导律的选择以及中末制导交接班是其中的两项关键技术。通过比较分析,确定了适用于近距空空导弹的中制导律和末制导律,设计了基于最优预测比例导引中制导+比例导引末制导的复合制导方案;应用了一种平滑过渡的中末制导交接律,满足了中末交接时弹道平滑的要求。与采用传统全程比例导引律的导弹弹道进行了对比,给出了仿真结果,证明了上述方法的合理性和可行性。     

大气层内拦截机动目标的变结构末制导律设计

针对大气层内的机动战术弹道导弹拦截,提出了一种具有强鲁棒性的变结构末制导律。首先,在纵向平面内建立了导弹与目标相对运动的非线性模型;然后根据预测导引的原理推导了制导方程,并选取制导误差作为滑动模态,将目标机动量视为扰动量,设计一种能够拦截螺旋机动目标的变结构末制导律,并通过Lyapunov稳定性定理确定变结构制导参数的范围。最后,通过与比例导引律进行仿真比较,结果表明该制导律对螺旋机动弹道目标具有较强的鲁棒性,且制导精度较高,验证了制导律的正确性和有效性。     

具有攻击角约束的无抖振滑模导引律设计

为了提高拦截器弹头的杀伤力,带攻击角度约束的导引律一直是学术界研究的热点。因此,制导律的设计既要保证较小的脱靶量又要保证以相应的攻击角度打击目标,目前已有很多的控制方法应用在拦截器制导设计中,包括最优制导律,滑模制导律,PN制导律,等等。我们知道滑模控制方法对外界扰动和参数不确定性有较好的鲁棒性,但是滑模控制的抖振缺陷普遍存在于传统的线性滑模和终端滑模中。因此,本文提出了一种新的无抖振终端滑模控制方法用于制导律的设计中,该方法不仅对外界有界扰动有较好的鲁棒性,还有效的消除了抖振的产生。最后数字仿真验证了该方法的有效性。     

一种攻击角可控的无人机滑模导引律

本文基于滑模变结构控制和非线性系统的有限时间稳定理论,应用快速终端滑模算法,设计了能够快速收敛且保证攻击角度的滑模导引律。该导引律在拦截机动目标时,攻击角度能够快速收敛到期望值。在仿真实验中,将所设计的导引律与传统的滑模导引律进行了对比,实验结果表明本文提出的导引律拥有优良的动态性能,命中精度高,拦截用时短,同时满足有限时间收敛和攻击角约束条件,并且航迹平直,能量消耗较少,能够对机动目标进行有效拦截。     

捷联末制导系统的控制与滤波模型研究

以半捷联寻的制导武器为对象,研究了捷联末制导系统中的捷联控制算法和制导信息滤波模型。首先分析了捷联末制导系统的工作原理,给出了捷联天线稳定平台的跟踪控制算法,然后针对捷联控制算法对目标视线角信息的需求,考虑仅有角度测量的被动制导情况,提出了一种基于M arkov随机模型的机动目标跟踪模型,通过推广Kalm an滤波技术可以获得目标视线角的估计。因为捷联末制导系统无法直接测量目标视线角速度,为了满足弹上比例导引的需要,提出了一个末制导系统角跟踪通道的数学模型,该模型可以采用常规的Kalm an滤波算法获得目标视线角速度的估计值。最后,通过一系列数学仿真验证了上述方法的有效性。     

带攻击角度约束的机动目标SUAV三维末制导律研究

针对带攻击角度约束的自杀式无人机(Suicide Unmanned Aerial Vehicle,SUAV)对地攻击机动目标问题设计了一种三维末制导律。首先,考虑了SUAV的气动力、发动机推力及阵风的影响,建立了SUAV的三自由度质点模型,在此基础上建立了三维追逃数学模型;其次,基于Lyapunov稳定性定理推导了带有攻击角度约束的三维滑模变结构末制导律;最后,对所设计的导引律进行了仿真。仿真结果表明:带攻击角度约束的三维滑模变结构末制导律能满足攻击角度约束的要求,具有精度高、脱靶量小和抗干扰性强的优点,对自杀式无人机对地攻击末制导律问题的工程应用具有一定意义。     

基于状态观测器的变结构末制导律设计

本文针对仅有相对距离和视线角可测的导弹,设计了一种基于状态估计的变结构末制导律.将非线性项和目标机动视为新的状态变量实现对原相对运动方程进行的扩张,设计扩张状态观测器实现对不可测的相对距离变化率和视线角变化率的估计.基于扩张观测器的估计值,利用变结构控制理论设计了保证切向速度趋向于零的末制导律,从而实现导弹直接命中目标,并从理论上对制导回路的稳定性进行了证明.最后进行了数学仿真,仿真结果表明在设计的制导律脱靶量较小,验证了扩张观测器和制导律的可行性.     

捷联式光学导引头特性与多维度最优制导律

为实现捷联式光学成像导引头与制导系统一体化设计,建立了全捷联制导与控制系统,根据捷联导引头特性进行制导与控制原理研究。首先,建立了全捷联导引头与陀螺的数学模型;接着,针对捷联导引头无法精确提取视线角速率的问题,提出姿态驾驶仪与视线角积分比例导引相结合的控制与制导方案,并分析了导引头体视线角、刻度因数、导航比和系统稳定区域之间的关系;然后,推导了全捷联制导系统最优制导律以提高制导系统响应速度;最后,进行了控制与制导系统飞行仿真,仿真结果表明:捷联式制导与控制系统能对静止与运动目标（速度为60 km/h）进行有效攻击,最大射击误差分别为1.49 m与2.62 m;系统误差、陀螺零偏与零偏稳定性对制导系统精度影响较大。捷联导引头制导与控制系统能满足空对地系统对静止与低速运动目标的攻击要求。