无人艇非线性航迹鲁棒自适应跟踪控制

针对欠驱动水面无人艇（USV）的非线性航迹跟踪控制问题,提出一种基于单调3次埃尔米特样条插值（CHSI）和神经网络的鲁棒自适应控制方法。采用CHSI方法对航路点进行拟合,得到光滑的非线性期望航迹,解决了传统线性航迹容易使USV出现的摇摆、曲折问题;引入Serret-Frenet坐标系,并构建了自适应视线制导律,提高了收敛速度且减少了振荡;考虑USV模型的不确定性和环境干扰力影响,设计了简捷的鲁棒自适应神经网络控制器。稳定性分析结果证明了控制系统的收敛性;仿真实例验证了所提出的控制方法能够有效地改善USV航迹跟踪控制的精度和品质,并具有学习参数少、运算负载小的特点。     

基于参考观测器的无人直升机航迹跟踪控制

为实现无人直升机在工程应用中的精确航迹跟踪控制,从工程应用的角度提出基于参考观测器的航迹跟踪控制方法。根据航迹指令,通过参考观测器实时估算出无人直升机期望跟踪的状态量与控制量,作为航迹跟踪控制器的参考输入,再利用全状态反馈控制,操纵直升机跟踪期望的航迹,并以某型直升机为控制对象,在典型机动下进行航迹跟踪控制仿真验证。结果表明,该系统具有良好的航迹跟踪性能,且算法简单,易于实现。     

基于多传感器的水下航行器航迹融合技术

基于传统卡尔曼滤波算法和最小均方准则，利用全局状态估计反馈，修正了常用的track-to-track航迹融合算法，在此基础上进行了鱼雷导引系统的仿真研究。仿真结果验证了多传感器数据融合技术在提高水下航行器导引精度中的有效性。     

模型预测控制算法在AUV中的应用

模型预测控制是一种工程实践方法,它采用滚动优化的策略,通过不断地在线优化计算,获得最优的控制效果.文中对模型预测控制理论在自主式水下航行器水平面航向控制中的应用进行了研究,用视线导引法产生参考航向角,通过遗传算法对其性能指标函数进行优化,通过计算机仿真显示出这种算法的可行性.     

基于移动长基线的水下航行器定位和跟踪技术研究

针对对水下大范围工作的水下航行器的定位和跟踪,根据水声测距原理,提出了一种基于移动长基线的水下航行器定位与跟踪方法。该方法克服了常规长基线定位系统存在校准测量工作量大、工作时间短、仅能实现单水下航行器固定区域定位等缺点。该方法主要是利用安装有同步时钟、GPS和应答器的无人水面船来实现,在时间同步的基础上,由水下航行器发射水声信号,水面船接收到信号后通过声信号传播时延来计算水面船和水下航行器的距离,并结合多个无人水面船利用GPS获得的位置来解算岀水下航行器的绝对位置,从而实现多水下航行器大范围的定位与跟踪。在研究过程中,基于球面交会模型,利用最小二乘方法建立了基于移动长基线的水下航行器定位与跟踪算法。仿真结果表明,该方法可以较好地实现水下航行器的定位与跟踪。     

反水雷无人艇智能化自主控制

在未来战争中,无人化装备将成为战场上的主力军,搭载武器装备的反水雷无人艇在清除水雷、开辟海上通道时发挥重要作用,也是海军装备不可或缺的无人平台。阐述了高海况无人艇航迹自动保持控制,高海况无人艇航速自动控制,无人艇智能自主决策应急处理,远距离无人艇图像、数据无线传输,无入艇通信数据规范及信息加密等内容,旨在提高反水雷无入艇智能化自主控制工程的规范化。     

基于模糊逻辑的前置点导引和无干扰导引的混合导引律

基于模糊逻辑理论,文中提出了一种能自动实现前置点导引和无干扰导引的混合导引律.该导引律通过两组误差信号和多目标规则库,使得水下航行器可在无干扰导引法和前置点导引法之间自由切换,避免了传统方法需要人工切换的缺陷,所设计出的模糊导引律不受本艇、航行器、目标自由运动的影响,而且可以连续地适应各种工作环境.     

基于目标视线角速度的航迹融合研究

雷达／红外双模制导过程中，提出了目标距离由雷达提供，目标视线角位置或角速度由雷达和红外融合提供．通过对目标被测误差角变化规律分析，提出了分布式结构中基于目标视线角速度的航迹融合方法，运用极大似然估计法进行了航迹状态估计融合．通过仿真，验证了该方法的有效性。提高了目标跟踪性能．     

基于PSO-NTSMC的UUV有限时间路径跟踪控制

针对欠驱动水下无人航行器(UUV)的路径跟踪问题,提出一种基于粒子群优化-非奇异终端滑模(PSO-NTSMC)的路径跟踪控制策略。利用视线法和Serret-Frenet坐标系,构建直线路径跟踪制导律。引入非奇异终端滑模面,设计路径跟踪控制器,实现路径跟踪误差的镇定。通过引入粒子群优化算法优化控制器参数,获得更良好的控制性能。数值仿真结果表明：所设计的控制器能够在有限时间内精确地完成水平面直线路径跟踪任务,并且可以有效地克服恒定未知海流和模型参数摄动的影响。     

基于抛物线随机Hough变换的机载脉冲多普勒雷达机动弱目标检测前跟踪方法

为解决机载脉冲多普勒（PD）雷达对机动弱目标进行检测与跟踪的问题,构造了一种基于抛物线随机Hough变换（RPHT）的检测前跟踪（TBD）算法。该算法通过模糊区间对目标的模糊量测进行距离多假设扩展,从而提取量测中的时空相关信息。利用RPHT方法将目标扩展量测转换到参数空间,并在参数空间对目标的机动航迹进行积累。在算法实现过程中,通过方位变换的方式对传统的RPHT方法进行了改进,以降低算法计算复杂度。该方法将机动弱目标解距离模糊问题转换为TBD框架下基于RPHT的航迹检测问题,避免了微弱目标的低信噪比造成的航迹漏检。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于切换视线法的欠驱动无人艇鲁棒自适应路径跟踪控制

针对欠驱动无人艇（USV）的航路点路径跟踪问题,提出了一种鲁棒自适应控制方法。设计了一个新的切换型视线（LOS）法制导律,以引导USV始终以最佳LOS圆半径趋向期望路径。与传统制导律相比,切换型LOS法制导律具有运算负载小、收敛速度快的特点。考虑到USV模型的不确定性及环境干扰未知时变性,开发了一种复合神经网络控制器来增强系统鲁棒性。通过在网络输入中增加预测误差信息,以提高网络逼近精度。同时,引入最小学习参数思想优化网络结构,对神经网络的在线自适应参数进行压缩,以减轻网络计算负担,并借助李雅普诺夫理论对系统的稳定性进行了分析。通过对比仿真实验验证了所提出控制策略的有效性。     

运载火箭垂直回收着陆段制导导航与控制技术研究

子级垂直回收的一项关键技术是制导、导航与控制(Guidance Navigation and Control,GNC)技术.瞄准未来的组合体回收模式,结合现阶段发动机、着陆支架等环节的性能和特点,全面分析了返回过程中最关键的垂直着陆段对控制系统的需求和约束条件,研究了一种针对垂直着陆段的GNC技术,包含高精度导航算法、...     

考虑自动驾驶仪动态特性和攻击角约束的鲁棒末制导律

针对制导弹箭打击机动目标时带攻击角约束的末制导问题,考虑自动驾驶仪动态特性以及目标机动不确定性对制导过程的影响,结合积分滑模与动态面控制方法,设计了一种新型鲁棒末制导律。自动驾驶仪的动态特性以含扰动的2阶动力学模型来表征,目标机动引起的模型不确定性以光滑非线性扰动观测器来估计。滑模面取视线角速率与视线角偏差的组合形式,且引入剩余飞行时间,以使制导弹箭在整个末制导过程中过载性能良好。依据李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统中视线角速率与视线角偏差均最终一致有界任意小。通过数值仿真与弹道成型制导律及非奇异滑模制导律进行了对比,验证了该末制导律的有效性与优越性。     

寻的制导旋转导弹比例导引

导弹的旋转会引起俯仰和偏航通道的交叉耦合作用,因此旋转导弹比例导引参数设计不当将引起弹体以锥形运动形式发散,导致脱靶量增大。针对一种寻的制导的单通道控制旋转导弹,推导了包含耦合作用的制导、控制和动力学方程,分析了比例导引视线角速度收敛条件、最优导航比以及导引关系对脱靶量的影响。指出在旋转条件下,导引头相位延迟导致更大的比例导引系数才能使得视线角速度收敛,同时最优导航比增大。视线角速度提前发散使得弹体成锥摆状态飞行,进而导致脱靶量增大。案例数值仿真表明,随着转速增加,脱靶量呈指数形式增大,因此,必须限制最大转速,并根据转速选择合理的导航比。     

基于模糊逻辑的高性能融合制导研究

提出一种将传统比例导引和模糊制导相结合的融合制导方案，依靠比例导引部分保持制导系统对探测信息噪声的鲁棒性。利用模糊逻辑制导部分增强制导系统对拦截条件的自适应变化能力，通过融合形成最后的制导指令，使得比例导引和模糊逻辑制导的良好特性均得到发挥。仿真结果表明，这种制导方法精度高，性能优良。     

光电跟踪系统前馈速度求解方法

针对脱靶量滞后引起系统误差导致光电跟踪系统不能准确测距的问题,提出了加入前馈速度提高跟踪系统无差度的复合控制策略;以等效正弦和目标模拟航路为仿真模型,通过基于最小二乘的多项拟合算法对目标航迹实时预测以及跟踪微分器或差分低通滤波器求解目标前馈速度,对前馈速度求解算法进行了软件仿真,仿真结果表明：航迹误差与前馈速度误差均满足实际系统要求;将此算法应用于某型光电跟踪系统,在外场试验中对特定目标的稳定最大跟踪误差在0．4 m以内。     

利用强化学习开展比例导引律的导航比设计

为提升导弹的制导性能，在比例导引的基础上，分别利用蒙特卡洛强化学习和Q-learning强化学习开展导航比的设计。采用蒙特卡洛强化学习的导航比设计方法，对导弹飞行过程进行粗略分段；利用Q-learning强化学习的导航比设计方法，用飞行时间、视线角速度、预计遭遇时间及目标特性等对制导环境进一步细分，根据环境和状态的变化，自适应地调整比例导引的导航比，以获得最佳的飞行制导策略。基于某型防空导弹，利用上述方法分别开展导航比设计，从全空域弹道库中随机抽取批量弹道进行仿真计算，并与传统经验设计进行对比分析。仿真结果表明，采用强化学习方法设计的导航比能够显著降低边界弹道的脱靶量，说明该设计方法能够切实提升导弹的制导拦截能力。     

抗多径干扰的有限时间收敛制导律

当雷达导引头俯视探测超低空目标时,受多径干扰的影响,跟踪精度严重降低。为了最大限度地降低干扰,需要将弹目视线角约束至布儒斯特角。基于终端滑模控制的方法,设计了一种非奇异快速终端滑模制导律;针对该制导律中目标加速度难以准确获得的问题,设计了滑模扰动观测器来估计目标加速度;在非奇异快速终端滑模制导律中引入观测器的估计值和带开关系数的符号函数,设计出一种复合非奇异快速终端滑模制导律。通过Lyapunov理论证明,该复合制导律可保证弹目视线角在有限时间内快速收敛至布儒斯特角,同时视线角速率收敛至0附近的小邻域内。仿真结果表明：当该复合制导律应用于对超低空目标拦截时,可使脱靶量减少至杀伤半径之内;相比于传统滑模制导律,可使系统状态的收敛时间减少4 s左右。     

基于反馈线性化的靶弹弹道跟踪制导律设计

针对导弹靶弹的弹道跟踪精度问题,基于反馈线性化和最优控制理论设计了一种弹道跟踪制导律。首先,通过对靶弹进行受力分析,建立靶弹纵向运动非线性方程组;其次,根据反馈线性化理论的定义和充要条件,详细推导得出靶弹的精确线性化运动方程;最后,通过最优控制理论设计弹道跟踪制导指令,并在阵风干扰和不同机动飞行弹道下,与基于小扰动法和固化系数法设计的跟踪制导律进行比较。结果表明:基于反馈线性化法设计的弹道跟踪制导律具有较高的弹道跟踪精度和较低的需用过载。