碰撞角约束最优导引律关键问题的研究

导弹的初始发射角度、剩余飞行时间估计精度对制导性能有较大的影响。以具有落角约束的空地导弹最优导引律为基础,研究了对于特定的落角如何选择初始发射角度,从而避免制导指令被限幅,并给出了关于初始发射角度和终端碰撞角度的成功打击区域。另外,具有角度约束的最优导引律弹道往往非常弯曲,利用传统的剩余飞行时间估计方法会造成较大的估计误差。本文提出了两种剩余飞行时间估计方法,可以有效克服传统方法的不足。仿真结果证明了所提出方法的有效性。     

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。     

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。     

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。     

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。     

带有碰撞角约束的三维纯比例导引律研究

为提高制导武器在目标区域的生存能力,增大对目标的杀伤威力,以及实际战术应用的需要,需要武器按期望的方位角、俯冲角对目标实施攻击,因此提出了带有碰撞角约束的导引问题.针对此问题,借鉴TV-BPN的基本思想,在三维空间中重新设计偏置项,来同时约束俯仰与偏航碰撞角,提出了带有碰撞角约束的三维纯比例导引律(3DPPNGL/IAC).并对3DPPNGL/IAC下的理想弹道进行了数字仿真,结果证明,在能捕捉到目标的同时,也能够对碰撞俯仰角、偏航角同时进行控制.     

一种用于现代战斗机的最优滑模导引律及其仿真研究

应用变结构控制理论推导出一种基于遗传算法优化的最优滑模导引律(OSMG),克服了传统的比例导引(PNG)在攻击机动目标时能耗大、时间长的缺点。仿真结果表明:应用此导引律,导引时间短,轨迹较为平直,适用于对现代战斗机的导引控制。     

带末端角度和速度约束的再入飞行器滑模变结构导引律

在考虑末端角度和末端速度约束的前提下,研究滑模变结构导引律在再入飞行器上的应用。推导满足末端角度约束的滑模变结构导引律,给出俯冲平面和转弯平面的导引方程,依据导引方程生成需要攻角、侧滑角制导指令。设计考虑末端速度要求后制导环节产生的附加攻角和侧滑角指令。需要制导指令和附加指令相加得到同时考虑落速和落角情况下的合成攻角、侧滑角指令。仿真表明,滑模导引律能稳定姿态且引导飞行器准确到达目标点。针对不同的运动速度情况,进行了落点偏差、末端速度和末端角度随速度的变化趋势分析,在末端角度控制上两种导引律表现相近,在末端速度和落点偏差上滑模导引律表现明显优于最优导引律,表明滑模变结构导引律针对移动目标具有鲁棒性。     

一种适用于红外制导弹药的变增益比例导引律

针对红外制导弹药在采用具有角度约束制导律时需要剩余飞行时间的问题,提出了一种不需要剩余飞行时间且可实现大落角攻击的变增益比例导引律。利用期望落角固定时中末段导航比与过载及目标视角约束的解析关系,建立导航比计算模型,解算出中、末段导航比及切换点位置;随后,对比研究了变增益比例导引律与弹道成型制导律的性能,并对其工程应用进行了分析研究。结果表明:变增益比例导引律在实现落角及位置约束的同时能满足视场角及过载约束,且相比于弹道成型制导律,其硬件资源需求更少。     

一种具有宽角轴比特性的圆极化天线

分析了微带圆极化天线的工作原理,提出了一种双层电磁耦合型馈电结构以取代传统的馈电结构.通过优化L型微带馈电形状、馈线与辐射单元间的间距以及馈线阻抗匹配等措施,实现了一种具有宽角轴比特性的微带圆极化天线,并对其样机的增益、轴比和电压驻波比进行了测试,测试结果表明天线性能达到了预期研究目标.     

一种具有自检功能的压电角速率陀螺

介绍了一种具有自我检测功能的压电角速率陀螺以及基本原理和实验结果。     

一种具有速度与能量意识的路由协议

针对无人机自组网拓扑结构变化频繁与节点能量有限的特点,提出了一种具有速度与能量意识的OLSR路由协议(SEA-OLSR,Speed-Aware and Energy-Aware OLSR Routing Protocol)。SEA-OLSR综合考虑了节点的速度和能量,通过分级设置每个节点的willingness项来决定节点是否选为多点中继(MPR,Multi Point Relay)节点。OPNET仿真实验表明,SEA-OLSR较经典的OLSR路由协议,提高了网络的稳定性、延长了正常通信时间并且降低了端到端的延时。     

比例导引原理的三维模糊导引律设计

主要针对三维空间导弹拦截问题,基于比例导引原理设计了三维空间的模糊导引律.首先运用投影的方法将三维导引问题分别投影到两个平面中,将三维空间的运动分解为纵向平面和侧向平面两个平面内的运动.导引律的设计以模糊逻辑推理为基础,运用比例导引原理将竖直视线角速度、水平视线角速度、导弹与飞机的接近速度作为输入量,输出量分别是导弹加速度在oxy(纵向平面)、oxz(侧向平面)平面内的两个分量,模糊分区采用归一化的方法.经仿真验证,模糊导引的脱靶量和加速度均在理想的范围.     

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。     

带攻击角约束的有限时间收敛滑模制导律

针对导弹带攻击角度约束打击目标问题,提出带攻击角约束的有限时间收敛滑模制导律。首先,建立弹目相对运动关系,基于滑模变结构理论,采用一种快速非线性终端滑模面,选取自适应幂次趋近律,进行制导律设计。其次,利用Lyapunov理论进行制导律的稳定性分析,并对制导律有限时间收敛进行分析,采用饱和函数代替符号函数,减小抖动的影响。最后,将所设计的制导律与带落角约束的偏置比例导引律进行对比。仿真表明,所设计的制导律性能更加优越,具有较强的鲁棒性,达到期望攻击角度的要求。     

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。     

具有交通限制约束的道路网络最优路径算法

基于在Dijkstra算法和道路网络的模型以及实际交通限制信息分析的基础上，提出了一种考虑静态和动态交通限制信息的最优路径规划算法，最后给出了该算法在实际道路网络中应用的情况。     

一种具有宽带宽角特性的改进型准八木天线

准八木天线是由巴伦、辐射单元和引向器构成的一种微带天线,文中提出了一种具有宽带、宽角特性的改进型准八木天线。通过CST仿真分析软件,对振子双臂后折和利用矩形微带贴片对辐射单元进行改进的微带贴片式准八木天线进行仿真分析,仿真和实测结果显示,微带贴片式准八木天线在带宽达到40%频带内（8 GHz～12 GHz）,驻波比（VSWR）≤2,3 dB的波束宽度均能达到120°以上。     

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。