基于伴随法的比例导引制导精度研究

根据初始瞄准误差、导引头角噪声、目标闪烁的特点,分别建立对应的比例导引制导模型,广泛采用伴随法,得到其伴随模型,并利用无量纲归一化方法,得到无量纲脱靶量与制导系统各参数的关系,仿真结果表明制导系统的脱靶量与有效导航比、系统阻尼、带宽与脱靶量密切相关,低阻尼、低带宽对制导系统的脱靶量有不利的影响;由角噪声、目标闪烁引起的脱靶量并不随末导时间的延长而减小趋于零,而是趋于稳定的常值。     

多约束条件下制导系数可变的最优制导律研究

针对大落角攻击要求,分析了终端落角约束制导律的解析解和脱靶量特性,提出了满足命中位置、落角、需用过载及目标跟踪要求的落角约束值装定设计方法;给出了终端落角约束制导律的推导过程,基于解析解分析了制导律的指令特性及飞行器速度、位置变化规律,并进行了仿真验证;利用伴随法分析了无量纲位置、角度脱靶量特性,确定了制导律收敛时间为至少15倍制导动力学时间;分析了制导律角度权系数变化对终端落角的影响,给出了装定落角约束值与精确落角约束之间的转换设计方法,并通过仿真验证了装定设计方法的正确性。     

落角约束对制导精度的影响

为探讨落角约束导引律与空对地制导武器的制导精度之间的关系,针对采用惯性/卫星组合导航体系的制导武器引入了带三维落角约束的导引律。采用几何分析和线性二次型问题的最优控制解相结合的方法,分别得到了脱靶量与终端落角的关系和末段需用过载与终端落角的关系。得出了落角约束制导律能够减小目标高度定位误差的影响从而提高制导精度的结论,并通过蒙特卡洛法进行了仿真验证。     

扩展弹道成型末制导律特性分析与应用研究

基于剩余飞行时间的指数函数构建了扩展的权函数和目标函数,引入常值机动目标,利用最优控制理论,扩展得到最优弹道成型制导律簇。针对无制导动力学滞后的制导系统,利用施瓦茨不等式,求解得到了在初始位置误差、方向误差、目标常值机动及终端落角约束作用下的制导律加速度指令解析解。分析指出,当罚函数中剩余飞行时间的指数大于0时,加速度指令在弹道末端趋近于0.利用无量纲化方法和伴随法,研究了含有一阶动力学滞后的制导系统在初始方向误差和终端落角约束作用下的无量纲位置和角度脱靶量特性。结果表明:当末导时间为制导系统动力学滞后时间常数的15倍左右时,落角约束、初始方向误差引起的位置和角度脱靶量均趋近于0;且初始方向误差角和终端落角方向相反时的位置和角度脱靶量要小于二者同号时的情况。     

虚位技术对相控阵雷达导引头制导性能的影响

为了研究相控阵雷达导引头（PARS）采用虚位技术后对导弹制导性能的影响,根据天线单元置相原理,分析了波束指向误差斜率（BSES）产生的原因,推导了弹体扰动下含有BSES的视线角速率输出传递函数,对其幅值及相角变化规律进行了分析。同时,根据波束空间指向角度关系,建立了BSES寄生回路模型,利用劳斯判据研究了不同虚位数对寄生回路稳定边界的影响。在雷达典型噪声输入条件下,利用参数无量纲化方法研究了不同虚位数对脱靶量的影响。研究表明：PARS采用虚位技术后将产生BSES,虚位数越大,BSES越大,在相同条件下寄生回路越容易失稳,所带来的脱靶量越大,接收机噪声比目标闪烁噪声对脱靶量的影响更大。因此需要根据不同的虚位数进行不同指向区间的误差标定,降低BSES,提高导弹末制导精度。     

考虑导引头耦合作用的带落角约束制导律设计

针对制导火箭弹弹体与导引头之间的动力学耦合等问题,提出了一种带落角约束的制导律设计方法。首先,考虑到飞行过程中导引头和弹体之间的耦合作用,建立了方位俯仰捷联式导引头的二自由度数学模型以及制导火箭弹的六自由度数学模型,然后,考虑到实际工程应用中导引头与弹体之间的动力学耦合因素,将导引头框架偏转角作为制导信息,设计了一种带落角约束的制导律,实现最大毁伤效果。最后,通过仿真分析验证了所设计的带落角约束制导律能够在保证落角精度的同时降低脱靶量。     

制导炸弹自适应比例末制导律研究

针对制导炸弹采用捷联导引头和进行侵彻型攻击的技术要求,设计了一种具有终端角度约束的自适应比例导引律。基于经典比例导引关系,首先以期望落角为性能指标推导出变系数导引律,然后利用反馈的误差信息对导引系数进行自适应闭环校正,以增强导引律的鲁棒性。仿真结果表明,所设计的制导律具有较高的制导精度,并且满足落角约束要求。     

电视制导空地弹落角约束制导律研究

针对电视制导导弹打击目标时框架角有限与落角约束要求,研究了三类具有落角约束的比例导引律:过重力补偿比例导引、Zarchan弹道成型制导律、变系数比例导引,提出一种变系数偏置比例导引。仿真结果表明,与另外两种制导律相比,变系数偏置比例导引弹道爬升高度较低,导引头需用框架角较小,可以保证电视导引头更好的锁定目标,具有一定的工程实用价值。     

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。     

雷达导引头天线罩误差对制导精度影响研究

为分析天线罩误差对脱靶量的影响,首次通过伴随法及无量纲化方法建立了包含天线罩误差寄生回路的无量纲化制导回路,给出了不同噪声输入下的无量纲脱靶量表达式。经仿真给出了寄生回路的稳定域及噪声输入下天线罩误差变化时的无量纲脱靶量曲线,仿真结果表明:除噪声功率谱密度、弹目相对运动速度和制导系统自振频率会影响脱靶量外,较小制导系统阻尼对天线罩误差更敏感,负的天线罩误差比正的天线罩误差对稳定性影响更大。     

多约束下距离加权最优滑模末制导律

为解决多约束下制导炮弹的精确制导问题,采用带有相对距离权函数的最优滑模末制导律,将权函数引入到最优制导律中,通过改变制导炮弹的运动轨迹、运动时间,进而增强制导精度。针对单权函数难以同时满足制导精度与导引头视线角、过载等约束的问题,采用不同权函数的分段加权方法解决加权最优末制导引起的制导问题。结合滑模变结构控制理论,设计分段加权最优滑模末制导律,增强制导系统的抗干扰能力。仿真验证结果表明,该末制导律既能解决过载、导引头视线角、落角等多约束情况下的精确制导问题,同时又具有一定的鲁棒性。     

基于有限时间小超调预设性能控制的三维滑模末制导律设计

为了实现对高速机动目标的特定攻击角拦截,本文结合控制领域的新型控制方法——有限时间小超调预设性能控制设计了新型三维滑模末制导律。为了确保视线角和视线角速率能够在有限时间内收敛至期望值,通过视线角偏差和视线角速率偏差构建了线性滑模面;在趋近律设计上,基于有限时间小超调预设性能控制分别设计了视线偏航平面和视线俯仰平面的制导指令,保证跟踪误差可以按预设的收敛时间收敛,并且超调量约束在较小范围内,同时引入非线性有限时间观测器对制导指令中包含的目标加速度项进行估计,进一步提高了制导精度。通过仿真可知,本文制导律可以实现不同拦截条件下对目标的特定攻击角拦截,与现有的快速终端滑模制导律相比,可以保证滑模变量在有限时间内小超调收敛,同时实现特定角度打击,拦截机动目标时脱靶量可以控制在1 m以下,提升了系统的稳态性能和瞬态性能。     

捷联成像导引头隔离度寄生回路及其内部动力学影响研究

针对捷联成像导引头实际工程应用中的隔离度寄生回路问题,分析了隔离度寄生回路产生的原因,建立了可反映不同内部动力学结构的制导回路及其隔离度寄生回路模型。通过无量纲化法,研究了无量纲剩余制导时间、不同内部动力学和导引头延时对隔离度寄生回路稳定域的影响。利用无量纲伴随函数法,研究了隔离度及其不同内部动力学对比例导引制导系统的影响。研究表明,刻度尺系数误差引起隔离度寄生回路正反馈稳定域受制导剩余时间的影响,隔离度负反馈的稳定域受到制导系统内部动力学影响;相位滞后引起的隔离度寄生回路稳定性主要受导引头延时的影响。隔离度正反馈对比例导引制导系统影响大于负反馈,脱靶量随着隔离度水平的增大而加大。制导系统内部动力学结构影响制导系统精度。     

反装甲车导弹落角约束制导律研究

针对反装甲车导弹打击目标时落角约束要求,研究了两类典型的具有落角约束的导引律。通过在滑模变结构导引律的基础上引入模糊逻辑控制以减小控制量的抖振和系统能量耗损;在比例导引律的基础上引入时变导航系数与偏置项来满足落角约束。对两种改进制导律的有效性进行了仿真校验。仿真结果表明,与变系数偏置比例导引律相比,模糊变结构控制在干扰影响下仍能保持较高的制导精度。     

带落角约束的有限时间收敛末制导律研究

针对导弹末制导过程中的终端落角约束的问题,基于滑模控制和有限时间控制理论,设计了一种有限时间收敛末制导律。利用终端滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够有限时间收敛到0的特点,选取终端滑模面,引入落角约束项,采用有限时间稳定性理论对导引律的有限时间收敛特性进行了证明,并给出了收敛时间的数学表达式。将该末制导律与其他2种带落角约束的导引律进行了对比仿真。结果表明,利用该制导律,制导武器能以更高的命中精度和更小的落角偏差命中目标。     

多约束条件下反演滑模制导律设计

为了实现最佳毁伤效应,导弹一般同时要求具有较高的制导精度和与战斗部相匹配的落角.基于导弹末端视线角速度和落角多约束条件,文中结合滑模变结构控制和反演法设计了一种反演滑模制导律.建立了导弹与目标相对运动方程和末端视线角速度及落角多约束下的线性化模型,采用反演滑模设计方法设计了制导律,最后进行了六自由度数字仿真,结果表明该制导律能有效实现期望落角和中靶精度,满足设计要求.     

图像制导空地导弹攻顶弹道方案研究

空地制导武器侵彻战斗部为达到最佳毁伤效能,在保证精度的同时,对落角提出了严格的要求.首先基于二次型最优理论推导了满足落点及落角约束的最优制导律.以远程图像制导空地导弹为背景开展攻顶弹道方案研究,针对纯惯导使用条件要求,提出了末导时间tgo算法,同时制导律参数以导引头框架角约束实现自适应.通过仿真计算验证弹道方案的可行性.     

基于扰动观测器的导引头隔离度抑制方法研究

干扰力矩引起的平台导引头隔离度不仅会影响导引头输出精度,还会增加导弹制导系统脱靶量。针对隔离度对导弹制导精度带来的严重问题,设计了基于扰动观测器（DOB）的隔离度在线抑制算法,并分别研究了导引头建模误差、探测器输出频率以及测量噪声对隔离度抑制效果的影响。研究结果表明：基于DOB的隔离度抑制算法能够有效实现对隔离度的在线抑制,但导引头建模误差、探测器输出频率以及测量噪声会一定程度降低隔离度的抑制效果。     

导引头隔离度对末制导炮弹制导控制的影响

为了研究导引头隔离度对末制导炮弹控制系统稳定性的影响,给出了导引头无量纲隔离度的概念,建立了末制导炮弹的制导控制系统模型;在忽略所有环节动力学的末制导炮弹简化制导控制模型中,推导了由初始指向误差角引起的末制导炮弹位置误差解析解,并进行了无量纲化;定义了表征末制导炮弹制导精度的量,在考虑所有环节动力学的情况下,引入了末制导炮弹的实际参数,分析了导引头无量纲隔离度对末制导炮弹制导精度的影响.得到了末制导炮弹控制系统在导引头无量纲隔离度x和无量纲量B1所形成平面上的稳定域;当x和B1超出稳定域时,末制导炮弹控制系统就会失稳.     

角闪烁对地空导弹末制导影响仿真研究

角闪烁是地空导弹导引头末制导的主要误差来源.针对其受到天线方向图、目标局部照射等因素影响的问题,提出了一种基于模块化思想计算地空导弹末制导角闪烁实时仿真的方法,建立了弹目交会模型,通过矩阵变换计算出弹目相对位置与雷达视线角的关系,对目标角闪烁进行了实时仿真,结果表明角闪烁线偏差与导弹脱靶量和目标照亮区有直接关系,脱靶量越小,线偏差相对越大,且弹目距离较近时,由于照亮区的不同线偏差将出现较大起伏.