基于模糊变系数策略的迎击拦截变结构制导律设计

迎击拦截是拦截问题中常见的一种制导方式。为提高拦截器的末制导精度,基于变结构控制设计零化视线角速率的变结构制导律是一种典型方法。对高速目标的迎击拦截出现相对速度过大,目标机动能力引起的导引初段需用过载过大的问题,应用模糊控制设计制导律的导航项及变结构项系数随剩余导引时间变化的策略以延长系统进入滑模面的时间,使系统进入滑模面的同时有效减小末制导初段的控制量。建模及仿真结果显示,该制导律在使视线角速率收敛的同时显著地减小了导引初段的需用过载,验证了该方法的有效性及对传统比例导引律的优越性。     

基于相对速度偏角的舰空导弹三维制导律设计

针对舰空导弹拦截掠海飞行目标问题,考虑到目标具有强机动性和导引头对低空海面目标的视线角速度量测噪声,以及末制导在三维空间中进行,在建立空间导弹拦截目标相对运动模型基础上,选择空间导弹和目标的相对速度偏角作为零化目标,设计了一种具有强鲁棒性的基于零化相对速度偏角的空间变结构末制导律,给出了导引指令信息解算模型,仿真结果不仅验证了解算模型的正确性,还表明了在对抗目标大机动和低空目标视线角速度量测噪声等方面,所设计导引律比传统的空间末制导律具有更强的鲁棒性.     

具有终端约束的地面目标拦截比例导引

为实现地面移动目标的有效拦截,研究了一种具有终端约束的二阶段比例导引.对传统的比例导引进行了分析,在满足最小制导比例系数时,无法实现对于地面目标的全角度约束拦截;对二阶段比例导引进行了研究,该制导律主要分为导弹姿态调整制导和目标拦截制导2个阶段.采用实际二维导弹模型对结果进行了仿真,结果表明,该制导律可实现目标的有效拦截且具有较小的终端拦截角度误差.     

一种三维非线性免疫变结构制导律

针对导弹拦截过程中对目标机动未知的问题,将滑模变结构理论与免疫反馈理论相结合,设计了一种非线性免疫自适应变结构制导律。该方法首先根据李亚普诺夫稳定性理论,在滑膜变结构制导律的基础上,对目标的机动加速度进行自适应估计,消除了拦截过程中机动加速度干扰的非线性影响。其次应用免疫反馈的抗干扰和鲁棒性能,对滑模变结构控制中出现的抖振现象进行抑制和补偿。仿真结果表明,该制导律在目标作机动变速逃逸时仍能取得较好的拦截效果。     

模糊自适应滑模变结构制导律研究

将模糊控制技术、自适应控制技术和滑模变结构控制理论综合应用于仅有视线角速度、目标机动且其加速度无法测量的导弹制导系统,推导出模糊自适应滑模变结构制导律.将该制导律与传统的比例导引、自适应滑模变结构制导律分别应用于电视制导炸弹系统制导,进行比较,数字仿真结果表明应用该制导律后,视线角速率无抖动,而且脱靶量小,保证了较高的制导精度.     

飞航导弹智能自适应滑模制导律设计

为使导弹制导系统具有良好的鲁棒性能和适应性能，利用滑模变结构控制理论，结合时变系统的特点，并应用滑模自适应趋近律这一概念设计了导弹的末端导引规律，提出了—种基于零化视线法向速度的具有强鲁棒性的末端导引规律．数字仿真表明，自适应变结构制导律具有优良的弹道性能和鲁棒性．制导律结构比较简单，便于应用．     

基于零化脱靶量的滑模变结构制导律研究

以零化反导导弹的脱靶量为基础,利用变结构控制理论和非线性运动学方程推导出一种能够适应目标做大机动的滑模变结构制导律.建立了目标做螺旋机动的数学模型,通过末制导仿真验证滑模变结构制导律在拦截三维螺旋机动目标时具有响应快速性,视线角速率和脱靶量较小,对高速大机动目标具有很好的拦截效果.     

考虑自动驾驶仪特性的自适应模糊动态面滑模制导律设计

针对导弹拦截高机动性目标的问题,基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想,提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程,以零化视线角速率为出发点,设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律,同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法,对变结构项进行逼近。仿真结果表明,针对高机动性目标,该制导方法能够有效地去除抖振,并且具有良好的制导精度。针对导弹拦截高机动性目标的问题,基于自适应模糊逼近策略和动态面滑模控制思想,提出了一种新型的拦截制导律。建立了考虑自动驾驶仪动态延迟特性的弹目相对运动方程,以零化视线角速率为出发点,设计了基于自适应趋近率的动态面滑模制导律,同时设计了综合视线角速率以及弹目距离的自适应模糊方法,对变结构项进行逼近。仿真结果表明,针对高机动性目标,该制导方法能够有效地去除抖振,并且具有良好的制导精度。     

考虑布儒斯特角约束的超低空机动目标拦截

为了提高防空导弹雷达导引头对超低空目标的探测跟踪精度,建立了超低空拦截模型; 基于变结构原理,设计了一种自适应变结构末制导律,并对该制导律进行了仿真验证。结果表明,该制导律可将弹目视线角约束在布儒斯特角附近,同时将视线角速率收敛至0,使多径干扰降到最小。针对超低空目标机动加速度受多径效应影响而难以准确测量和估计的问题,采用小角度线性化的方法对所设计的制导律进行改进。仿真结果表明,改进后的制导律具有理想的超低空拦截性能,且其在工程实践上更具有可行性。     

拦截跳跃式机动目标的制导律设计

针对攻击型临近空间飞行器的跳跃机动突防对常规拦截导弹提出的挑战,本文首先建立了视线坐标系下的三维弹-目相对运动方程,引入目标跳跃幅度变化率估计目标跳跃机动的能力,基于滑模变结构控制理论,设计了随弹-目距离和目标跳跃幅度变化率自适应调节的滑模趋近律,推导了视线坐标系下导弹的三维制导律。其次,采用轨控直接力控制技术,设计了直接力/气动力复合控制的分配方案。仿真结果表明:采用该制导律与控制策略的拦截弹能够精确拦截高速、大机动目标,同时拦截弹弹道平缓,需用过载和能量消耗均较小。     

激光末制导炮弹制导误差分析

针对激光末制导炮弹受许多随机因素影响会出现脱靶的问题,对激光末制导炮弹制导误差进行分析。给 出激光末制导炮弹的工作过程,建立误差的数学模型,采用数值积分算法,定量分析制导误差对命中精度的影响, 并给出提高末制导炮弹射击精度的措施。结果表明：在射击过程中,照射误差、制导精度、目标幅员等因素会直接 影响激光末制导炮弹的命中精度。该研究可为末制导炮弹的作战使用提供理论参考。     

基于导引原理的比例导引弹道的建立

对目前应用比较广泛的比例导引法的算法误差进行了深入研究,通过分析飞行器在自导段制导系统的工作原理,建立了基于比例导引原理的导引弹道计算公式,并对二维比例导引问题进行弹道仿真,总结了方法误差与比例导引系数和弹目速度比之间的相互关系。通过与龙格—库塔法相比较发现：本文算法的弹道精度有了进一步的提高。     

半捷联图像寻的制导系统导引信息构造方法

半捷联导引头的动力学数学模型非线性比较严重,EKF(Extended Kalman Filter)滤波不能满足高精度制导要求。本文采用UKF(Uncented Kalman Filter)滤波方法对框架角速率进行估计,同时结合弹上IMU测量得到的弹体角速率信息以及图像探测器处理得到的目标在像平面上的位置信息,构造导弹的准比例导引信息。通过仿真对比了基于EKF和UKF的框架角速度滤波估计精度,进行了基于UKF的导弹三维飞行仿真。结果表明,基于UKF滤波方法所构造的制导信息精度较高,能够满足导弹精确打击需求。     

侵彻制导武器BTT末制导奇异性控制策略

针对侵彻制导武器BTT末制导中滚转指令奇异性问题,采用基于偏导的灵敏度方法,分析了BTT-90逻辑中奇异性产生的机理及主要影响因素;通过对末制导使用的弹道成型制导律无量纲过载分析,结合实际弹道仿真,总结了指令随时间变化规律即奇异性仅存于过载指令过零阶段.以此为基础,提出一种将BTT控制划分为正常控制与奇异性区域,并在奇异性控制区采用滚转指令平滑算法的奇异性控制策略,完成了切换条件设计.仿真结果证明,奇异性控制策略可消除由于制导指令过零带来的滚转角指令跳变现象,且对制导精度影响小.     

弹体追踪制导律制导回路建模及解析分析

在考虑简化动力学的情况下，以导弹初始瞄准误差为初始小扰动，建立含有简化动力学的弹体追踪制导回路模型。在此基础上求解其解析表达式。通过对解析解进行无量纲的标准化。得出的含有简化动力学的弹体追踪制导律制导回路只存在一个设计参数。它是无量纲的未制导时间。该设计参数直接决定了弹体追踪制导律导引回路的制导精度与法向过载的大小。通过对法向过载及终点脱靶量大小的分析，给出了该设计参数的取值范围。     

制导滑翔炸弹的最优末制导律研究

以滑翔制导炸弹为背景,利用最优控制理论,结合求解状态转移矩阵的方法,推导了一种具有末端姿态角约束的最优末制导律.该末制导律保证了脱靶量和控制能量消耗最小的性能指标,适用于攻击地面固定目标.通过数字仿真,并与有末端姿态角约束的修正比例导引律进行对比.仿真结果表明该最优末制导律在满足制导精度要求下提高了末端入射角.     

Investigation of the Guidance Law for an Image Homing Guidance System

This paper aims at a type of image homing guided missile. The guided trajectory characteristics and the initial condition of the homing guidance are analyzed by calculating the miss distance of the image guided missile. Several modified proportional navigation laws which are easy for engineering implementation are introduced.     

速度追踪制导律制导回路建模及解析分析

以导弹初始瞄准误差为初始小扰动,建立理想条件下速度追踪制导律制导回路模型,在此基础上求解其解析表达式。通过对解析解进行无量纲化分析,得出理想条件下的速度追踪制导律制导回路只存在一个设计参数,它是无量纲的末制导时间,该设计参数直接决定了速度追踪制导律的制导精度与法向过载的大小。通过对法向过载及终点脱靶量的分析,给出了该设计参数的取值范围。     

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。     

含落角约束打击运动目标偏置比例制导律设计

以打击地面运动目标为研究对象,提出了一种带落角约束的偏置相对比例制导律。利用弹目相对运动关系,将运动目标视为一个虚拟静止目标。进而,实际的制导指令可转化为虚拟制导指令,即相对飞行轨迹角变化速率的设计问题。再依据相对关系,采用瞬时变化及小角度假设推导得到了偏置指令项。通过要求相对飞行轨迹角速率与视线角成比例并包含一个附加偏置项,实际弹道倾角的约束控制可通过间接控制相对飞行轨迹角实现。由于所提制导方案需要剩余时间,推导得到了一种针对运动目标并考虑比例项和偏置项的剩余时间估计方法。仿真结果表明,该制导律可以对运动目标实现全向打击,并具有良好的制导性能。