大着地角最优制导律离散设计方法

为了解决卫星制导炮弹的制导问题,进行了考虑着地角、脱靶量和控制能量等多约束条件的最优制导律设计.在制导炮弹的制导阶段,弹目运动学模型是时变的系统,最优制导律的设计涉及到困难的变参数微分方程解析求解.通过离散计算方法来解决该问题,首先将运动状态方程组离散化,然后推导了各离散时间点最优制导律的递推公式,并通过取均值得到各时间段上常系数的制导律,以减少计算量.该方法降低了带多约束条件最优制导律的设计难度,同时具有较广泛的适用范围.利用设计所得制导律,进行了制导炮弹六自由度全弹道仿真,并同使用比例导引律的计算进行了比较.结果显示,着地角增加了108%,制导精度提高了246%.     

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。     

中程空地导弹最优中制导律的研究及仿真

以能量最小为性能指标，利用奇异摄动方法提出空地导弹的一种新的中制导律。这种新制导律是一个由降阶子系统最优控制，跟踪降阶子系统的最优控制和最小能量控制三部分构成的组合控制。仿真表明，该制导律能较好地满足中制导段的要求，有应用参考价值     

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。     

大离轴角发射导弹的制导律研究

讨论了战术寻的导弹加速度受限、大离轴角发射的导引、制导问题。基于反馈线性化原理，提出了一种新的制导方案。在大离轴角发射条件下，应用反馈线性化制导律(FLGL)和比例导引方法(PN)进行了仿真计算。结果表明，反馈线性化制导律在大离轴角发射情况下是有效的。     

基于非线性Terminal滑模的动能拦截器末制导律设计

滑模制导律由于具有优越的性能而得到广泛关注,其设计的关键是滑模面的选取。传统的滑模变结构制导律通常都选择线性滑动平面,并保证系统到达该平面后跟踪误差渐近地收敛到零,在此过程中对收敛时间没有约束,因此不能满足快速性要求。针对这一问题,可以采用Terminal滑模控制策略,即在滑模面设计中引入非线性函数,使跟踪误差在有限时间内收敛到零。分析了一类非线性Terminal滑模面在应用中存在的问题,针对该问题设计了一种改进形式的非线性Terminal滑模面,并推导了系统从任意初始状态到达平衡状态所需时间的表达式。之后,针对动能拦截器末制导,基于改进方法设计了一种非线性Terminal滑模制导律,仿真结果表明,相对于传统的滑模制导律,所设计的制导律可以满足动能拦截的要求,不仅能够使系统状态在有限时间内收敛,而且脱靶量更小。     

制导炸弹的无控飞行仿真

针对精确制导炸弹的导航、制导与控制系统设计中的预研问题,研究了弹体坐标系下制导炸弹的六自由度数学模型,结合实战条件,在刚性弹体的数学模型中引入风速的影响,对弹体的无控飞行进行数字仿真.提出无控飞行仿真的目的是验证弹体的结构参数、气动参数、数学模型的正确性,研究结果表明:无控飞行的数字仿真结果验证了模型的正确性.     

基于有限时间一致的靶机协同中制导律设计

针对多靶机集群供靶的协同中制导问题,设计了一种带视线角约束的有限时间协同中制导律。建立靶机-目标的相对运动方程及考虑视线角约束的多靶机协同制导模型。对视线方向及法向分别设计了相应协同制导律。在视线方向基于多智能体一致性理论设计了固定时间协同制导律,通过引入速度维度确保各靶机能够同时到达;基于有限时间可变系数滑模控制方法设计了视线法向上的角度约束制导律,使各靶机视线角能在有限时间收敛至期望值且在接近终点时有一定机动能力,并通过Lyapunov稳定性理论证明系统的收敛性。仿真结果表明,所设计的协同中制导律可使各靶机以较小的脱靶量同时到达虚拟目标且满足视线角约束,验证了其有效性。     

离散自抗扰变结构末制导律设计

针对未来导弹拦截高速大机动目标高精度制导的需要,为使导弹制导系统具有良好的鲁棒性和精确性。提出了一种离散自抗扰变结构末制导律。首先利用自抗扰控制器中跟踪微分器具有的良好滤波特性,对被噪声污染的视线角速率信号进行滤波。其次通过扩张状态观测器实时估计目标加速度。最后采用了一种基于幂函数趋近律的离散变结构制导律,幂函数趋近律能够有效减弱变结构控制系统中切换函数抖动问题。因此这种离散自抗扰变结构末制导律能够有效克服量测噪声和目标加速度不确定对制导系统的影响。通过对机动目标进行仿真,结果表明该方法可以对输入噪声滤波且对目标加速度实时估计,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

空间拦截系统的末制导律

研究空间拦截中导弹的脱靶量，分析影响脱靶量的因素，用非线性精确线性化理论求取非线性末制导律．     

Modified attitude pursuit guidance law for low-cost missiles using strap-down seekers

Attitude pursuit guidance law is suitable for low cost missiles. A strap-down seeker is used to achieve this guidance law. The additional angles of attack or sideslip caused by wind and by control system are considered as two disturbing factors which make attitude pursuit law impossible. Therefore, general attitude pursuit guidance law did not account for this two disturbing factors, because with those disturbing factors, it is difficult to apply. To solve the problem, the principle of strap-down seeker detecting target is investigated, the mathematical control model is established, then a modified attitude pursuit guidance law which employs the angular correction for those two disturbing factors is presented. It is proved that the modified attitude pursuit guidance law is appropriated to both in the presence of the additional angle of attack or sideslip via the simulations with the mathematical control model and Monte-Carlo method.     

基于免疫遗传算法的卫星天线结构设计

将实数编码和二进制编码有机结合,形成一种新的混合编码方法,使卫星天线结构与染色体一一对应,简化了天线结构描述以及交叉、变异等遗传操作.以天线性能需求为抗原,以设计过程中天线结构的中间结果为抗体,通过遗传操作优化天线抗体种群,同时引入亲和力、浓度、记忆库等免疫因子,实现了浓度调节机制和抗体记忆功能,保持了天线种群多样性,避免了天线个体的重复计算,使天线抗体种群快速收敛,最终得到符合性能需求的卫星天线结构.通过ST5卫星天线的仿真实例验证了该天线结构设计方法.结果表明,相比传统遗传算法,免疫遗传算法的时间开销减少20%～30%,同时稳定性提高,体现了该设计方法的可行性和高效性.     

低通滤波与卡尔曼滤波相结合的制导律识别

为利用观测数据对执行追踪任务的非合作目标飞行器进行制导律识别,采用一种通用的隐式制导函数对制导行为进行统一描述,并且给出了一种采用时变制导系数的模型来逼进隐式制导函数.在此模型基础上,利用低通滤波与卡尔曼滤波相结合的频域分离自适应卡尔曼滤波方法对观测数据进行实时处理分析,最终得到目标飞行器的制导律识别结果.仿真结果表明,在目标飞行器采用比例导引律或Bang-Bang变结构制导律的情况下,识别算法能够从观测数据出发,对目标飞行器的制导律完成有效和快速识别.     

Three-dimensional suboptimal guidance law for fly-over and shoot-down smart ammunition via virtual target

An optimal burst height is required for the fly-over and shoot-down smart ammunition with an EFP warhead at the instant of explosion which brings a special requirement to the miss distance of the terminal guidance law.In this paper,aguidance law based on the virtual target scheme is proposed.First,the practical pursuit-evasion issue between the ammunition and the target with specific miss distance is transformed into a virtual pursuit-evasion problem with zero miss distance.Secondly,a complete three-dimensional pursuit-evasion kinematics model is established without any simplifications.And then,a suboptimal guidance law is designed based on theθ-D method which has constraints of the elevation and azimuth angular velocity of the virtual line of sight(LOS).Finally,in order to verify the performance of the proposed guidance law,three test cases are conducted.Numerical results show that under the proposed terminal guidance law,the smart ammunition not only can fly above the target with an optimal burst height but also have a smaller normal acceleration on the terminal trajectory.     

小卫星姿态大角度机动联合控制算法

由于星上能源需求、空间目标探测和地面目标跟踪定向的要求，小卫星必须具备姿态大角度机动能力．基于磁力矩器和反作用飞轮联合控制，提出了一种绕瞬时欧拉轴旋转的机动控制算法．该算法根据运动学原理规划姿态机动的时间最短轨迹设计控制器进行跟踪，以实现时间较短的姿态大角度机动控制．仿真结果表明，算法鲁棒性好，设计简单且易于在轨实时计算，显著减少了反作用飞轮在机动过程中的饱和机会．     

小卫星姿态大角度机动联合控制算法

由于星上能源需求、空间目标探测和地面目标跟踪定向的要求,小卫星必须具备姿态大角度机动能力。基于磁力矩器和反作用飞轮联合控制,提出了一种绕瞬时欧拉轴旋转的机动控制算法。该算法根据运动学原理规划姿态机动的时间最短轨迹设计控制器进行跟踪,以实现时间较短的姿态大角度机动控制。仿真结果表明,算法鲁棒性好,设计简单且易于在轨实时计算,显著减少了反作用飞轮在机动过程中的饱和机会。     

采用混合遗传算法的敏捷卫星自主观测任务规划

为改进敏捷卫星观测大规模地面目标点时传统的遗传算法求解效率低下的问题,提高智能优化算法的求解效率,改进了传统的遗传算法,提出了禁忌退火遗传混合算法。首先,考虑到航天器在观测地面目标点的过程中所面临的时间约束、姿态轨道动力学约束等多种约束条件,建立了相应的适应度函数。所提出的适应度函数能够兼顾高观测收益与低观测能耗,反应了实际工程问题的观测需求。随后,为改进传统遗传算法的变异过程,提出了禁忌退火变异方法。这一变异方法在个体变异寻优的过程中,引入了禁忌搜索方法与Metropolis法则,提高了算法搜寻到全局最优解的概率,加快了算法的收敛速度。研究结果表明,与传统的遗传算法相比,禁忌退火遗传混合算法节省了约40%的算法运行时间,该算法的运行效率也高于退火遗传算法、禁忌遗传算法等其他种类改进的遗传算法,从而验证了禁忌退火遗传混合算法求解敏捷观测卫星任务规划问题的高效性。     

Simultaneous scheduling of machines and automated guided vehicles in flexible manufacturing systems using genetic algorithms

The problem of simultaneous scheduling of machines and vehicles in flexible manufacturing system (FMS) was addressed.A spreadsheet based genetic algorithm (GA) approach was presented to solve the problem.A domain independent general purpose GA was used,which was an add-in to the spreadsheet software.An adaptation of the propritary GA software was demonstrated to the problem of minimizing the total completion time or makespan for simultaneous scheduling of machines and vehicles in flexible manufacturing syst...     

遗传算法最优拟合抑制GPS多径研究

在多径时延较短的情况下,传统全球定位系统抑制多径算法无法对短时延多径信号进行有效的抑制,从而导致无法提高全球定位系统的定位精度．提出了一种基于遗传算法的多径逼近方法,将多径信号估计转换为最优拟合问题,采用遗传算法进行优化逼近,避免了逼近模型陷入局部最小值．得出了实际信号中直达信号和多径信号各自的表达式,相当于消除多径干扰,在短时延多径情况下提高了伪距测量精度．给出了遗传算法估计多径的具体步骤．仿真结果表明,这种方法可以将全球定位系统接收机的伪距测量精度提高一倍左右．     

机械系统动力学参数优化设计的一种遗传算法

本文针对机械系统动力学参数优化设计存在的问题提出了一种机械系统动力学参数优化设计的遗传算法,并通过一个算例证明了该方法的有效性。