利用反步控制法的带角度约束制导律研究北大核心

针对制导炸弹对地垂直攻击的要求,研究了导弹攻击地面运动目标的弹目三维运动规律,构造了带有落角约束的导弹运动方程,并利用反步控制方法,研究了带落角约束的三维近垂直击顶新型末制导律。仿真结果表明,该新型制导律能够在目标机动的情况下满足近垂直击顶的要求,脱靶量也在允许的范围之内。     

利用反步控制法的带角度约束制导律研究

针对制导炸弹对地垂直攻击的要求,研究了导弹攻击地面运动目标的弹目三维运动规律,构造了带有落角约束的导弹运动方程,并利用反步控制方法,研究了带落角约束的三维近垂直击顶新型末制导律。仿真结果表明,该新型制导律能够在目标机动的情况下满足近垂直击顶的要求,脱靶量也在允许的范围之内。     

一种多约束条件下高超声速导弹对地攻击的三维最优变结构制导律

针对高超声速空地导弹多约束高精度末制导的基本需求,在三维解耦的俯仰平面和转弯平面上分别设计制导律。在综合考虑脱靶量、落角、入射角等多种约束条件后,运用最优控制构造的最优制导律设计了一种三维最优变结构制导律,接着利用梯度自适应下降法和T-S模型改进了速度约束控制。最后通过典型弹道的结果显示该制导律能够满足多约束高精度制导的需要,具有良好的弹道性能。     

反坦克导弹带落角约束滑模导引律研究

为增大反坦克导弹终端落角,提高战斗部的毁伤效能,基于终端滑模控制理论,及弹目相对运动模型,选取弹目相对速度偏角作为滑模面,同时引入落角约束项,结合快速幂次趋近律,推导出了一种带落角约束的滑模导引律。采用有限时间控制理论对导引律的稳定性和有限时间收敛特性进行了证明。最后基于弹道仿真,将该导引律与带落角约束的偏置比例导引律进行了对比仿真分析,结果表明该导引律能够满足制导精度和末端落角约束的要求,脱靶量更小,落角控制精度更高,鲁棒性更强。     

具有落角约束的对地攻击自适应变结构导引律

针对空对地攻击武器对地面目标的精确打击问题,提出了一种带落角约束的自适应滑模变结构末制导律。该制导律在自适应滑模导引律的基础上,引入落角约束项,可以满足制导精度和落角的双重要求。仿真结果表明,该制导律对地面活动目标的攻击既具有较高的制导精度,又可以满足落角要求,对空地精确制导武器的作战使用具有指导意义。     

带落角约束三维导引律在反坦克导弹上的应用

针对现代作战环境不仅希望反坦克导弹脱靶量最小,还希望导弹命中目标时姿态最佳的问题,对传统比例导引律和带落角约束的比例导引律进行了研究,并提出了带有碰撞角约束的三维比例导引律,即在俯仰通道采用带落角约束的比例导引,在偏航通道采用传统比例导引。最后以某型自寻的反坦克导弹制导控制系统的设计为背景,通过结合导弹总体参数,建立弹体运动数学模型、制导控制系统模型、舵机模型等,并利用Simulink对其进行了仿真。仿真表明,2种导引律结合运算的方法不仅易于实现,而且具有精度高、落角变化范围大,过载小的优点。     

一种有视线角约束的模糊变系数变结构制导律北大核心

针对有末端视线角约束下拦截高速机动目标的场景,设计了一种模糊变系数变结构制导律。提出了一种自适应变结构制导律,制导律可以根据弹目距离自适应调整趋近滑模面的速度;用饱和函数代替制导律中的开关项,有效消除了系统抖振。仿真表明,拦截高速非机动和高速机动目标,提出的变结构制导律均可以满足视线角约束和脱靶量要求,但需用过载较大。为解决需用过载较大的问题,引入模糊控制方法,设计模糊控制器对变结构制导律中的导引系数进行优化,得到了一种模糊变系数变结构制导律,可以满足视线角约束且有效抑制了系统的需用过载。     

具有终端约束的制导炸弹模糊变结构制导律设计

针对INS/GPS制导炸弹对地面目标的精确打击问题,提出带落角约束的模糊变结构制导律。在变结构制导律的基础上,引入终端落角约束项,应用模糊规则对所设计制导律中的变结构开关项系数增益进行在线调节。仿真结果表明,在对地面目标进行攻击时,该制导律降低变结构控制系统的抖振,同时满足制导精度和期望落角的要求,具有有效性和鲁棒性。     

基于滑模变结构的多功能火箭弹末制导律

多功能火箭弹进行二维弹道末端修正时,同时需满足落点多角度约束,采用优化比例导引律存在导引精度低、指令过载大、稳定性差等缺陷。提出了一种基于滑模变结构的多功能火箭弹末制导律,能够满足小脱靶量,预定落角和水平入射角多约束条件。推导了制导律计算公式,给出了稳定性证明。最后通过数学仿真,比较比例制导和基于滑模变结构的末制导律性能差异,证明了提出方法的有效性。     

零控脱靶量有限时间收敛制导律

针对高速机动目标的拦截问题,研究了一种考虑导弹自动驾驶仪动态特性的零控脱靶量有限时间收敛制导律。对导弹-目标三维相对运动几何关系进行解耦,并考虑导弹的自动驾驶仪动态特性,推导了一种新型三维零控脱靶量模型;在此基础上,基于自适应滑模控制理论和有限时间稳定性理论,选取俯仰平面和偏航平面的零控脱靶量为滑模面,设计了零控脱靶量有限时间收敛三维自适应滑模制导律;对该制导律的稳定性和有限时间收敛特性进行了分析和证明。仿真结果表明,与比例制导律相比,所设计的制导律可使导弹的零控脱靶量在有限时间内收敛到零,且具有更高的制导精度。     

带落角约束滑模变结构制导律研究

反坦克导弹在攻击目标时,不仅希望得到最小的脱靶量,而且希望以一定的落角命中目标,从而使战斗部充分发挥其作战效能,得到最佳毁伤效果。以简化后的弹-目相对运动模型为基础,改进了一种自适应滑模变结构制导律,能够同时满足脱靶量和攻击角度的双重要求。同时,制导律设计中综合采用双曲正切函数法和变开关系数法,进一步削弱了控制过程中产生的抖振现象。仿真结果表明,该制导律针对不同射程的目标保证了较高的命中精度,具有很强的鲁棒性。     

考虑导弹速度时变的带落角约束制导律

针对小型战术导弹可能具有一定程度变速能力的问题,将导弹的速度曲线拟合为速度关于相对距离的指数函数,通过直接求解黎卡提方程得到了一种速度时变条件下的满足落角约束的最优制导律。仿真表明,该制导律可以满足设计要求,且在速度时变条件下,相比传统的最优制导律具有更平直的弹道和更小的需用过载。     

三维最优制导律设计的旋量方法

针对BTT导弹制导过程中的双通道耦合问题,设计了一种非解耦的三维最优制导律。通过矢量方法和旋量方法分别建立了视线角速度模型和视线方位模型,从而得到导弹制导的三维模型。基于视线角缓变的假设,对制导模型进行了简化,得到其线性模型。分别针对无终端约束和有终端约束情况,运用二次型最优方法推导了最优三维制导律。该制导律避免了通道解耦,能够满足BTT导弹精确制导的要求。     

基于激光测距仪信息的模糊控制导引方法

针对动能拦截器在大气层外完成拦截任务的末制导问题,利用激光测距仪的测距信息、红外导引头与惯性测量设备的测量信息,推导了弹目相对运动信息的计算方法,及基于相对运动信息计算待飞时间与零效脱靶量的计算公式.设计了一种基于零效脱靶量的模糊控制末制导律,兼顾节省燃料与满足制导精度要求.通过数学仿真验证,该方法具有较高的制导精度和鲁棒性,且燃料消耗较少.     

拦截高速机动目标偏置比例制导律研究

针对制导过程中碰撞角约束问题,提出了一种偏置比例导引律。该导引律采用时变的自适应导航比,兼备了顺轨和逆轨拦截能力,并可拦截高速机动目标和低速机动目标。针对机动目标推导了时变偏置角速率偏差的平面解析解,并且给出了自适应导航比的表达式;将平面制导律向三维扩展,给出了二维加速度与三维总加速度的计算关系,提出了三维期望碰撞角的实现方法。通过与3种导引律对比,验证了所提出导引律在碰撞角误差、脱靶量和控制力等方面均有优势。     

带落角约束的自适应滑模变结构导引律

针对某些制导武器在精确命中目标的同时还要满足落角约束的要求,基于滑模变结构理论,提出一种带落角约束的自适应滑模变结构导引律。考虑末端弹目视线角速率变化剧烈和变结构抖振现象的问题,选取相对速度偏角作为滑模面,引入落角约束项;将目标机动视为有界干扰,利用Lyapunov理论进行了稳定性分析;采用变开关系数法和饱和函数法相结合的方法,大大削弱了变结构的抖振现象。最后,将该导引律应用于导弹实际模型中进行对比仿真,结果表明所提导引律针对固定目标和机动目标,相比传统方法,都能以更小的脱靶量和落角误差命中目标。     

碰撞角约束的全向拦截制导律研究

针对空间拦截制导律设计中的碰撞角约束问题,通过在全向真比例制导律中增加并实时求解时变偏置角速率的方法,设计了带约束碰撞角的全向真比例制导律(Angle-Constraint Omnidirectional True-Proportional Navigation,ACOTPN),解决了顺、逆轨拦截模式下对末端碰撞角的切换、装订和控制问题。该制导律能根据目标和拦截器的运动关系自主选择顺轨或逆轨拦截模式并装订末端碰撞角进行拦截制导,碰撞角控制精度高。AC-OTPN可通过调整理想的末端碰撞角以增强碰撞效能,使得相对质量、体积较小的拦截器同样具备较强的毁伤能力,为拦截器的小型化设计和携带更多的子拦截器提供技术支撑。     

一种基于零效脱靶量的末制导律

在非线性θ-D滤波算法的基础上,将零效脱靶量直接引入到末制导律设计中。推导了利用弹目相对运动参数计算零效脱靶量的公式和利用零效脱靶量计算轨控发动机开机时间的公式,设计了零效脱靶量的数据处理方法,定义了零效脱靶量数据处理中的相关概念,设计了一种基于零效脱靶量的末制导律。经过仿真验证,该算法在精度水平略优于基于视线角速率的比例导引律,且燃料消耗水平明显优于后者,具有一定的工程实用价值。     

考虑弹体动态特性的非奇异有限时间制导律

为满足导弹拦截机动目标时交会角约束和有限时间收敛的需求,建立了考虑弹体一阶动态特性的制导模型。把目标加速度视为有界外界干扰,同时结合非线性反步设计法中的动态面法,设计一种考虑弹体动态延迟的非奇异滑模制导律,并且证明了基于Lyapunov稳定性理论制导系统状态可渐进收敛到零。在所设计的制导律下,对单侧机动的低空高速目标进行仿真。仿真结果表明所设计的非奇异制导律可以有效降低弹体动态延迟带来的影响,而且具有较低的脱靶量与交会角误差;与考虑弹体动态特性和交会角约束的最优导引律相比,其具有更高的制导精度。     

多约束下的高超声速飞行器三维非线性自适应末制导律

面向多约束下高超声速飞行器末制导过程中的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,设计一种适于高超声速飞行器的三维非线性自适应末制导律。为了模型描述的完整性和简洁性,引入视线旋量和旋量速度的概念,并基于此建立三维制导参考模型和实际系统的表达式;为了保证制导律的鲁棒性和自适应性,基于自适应控制理论,设计一种三维非线性自适应制导律;通过数学推导证明了该制导律的稳定性。该制导律能够从理论上克服高超声速飞行器末制导面临的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,满足多约束制导要求。仿真结果验证了所设计制导律的有效性。