自适应二阶滑模制导律

传统基于Lyapunov定理所设计的制导律无法保证制导系统的有限时间收敛.基于滑模控制理论,给出了一种二阶滑模有限时间收敛方法,并将该方法与机动目标拦截情形相结合,进行制导律的设计.该制导律首项使得视线转率趋于0,而扩展项可满足视线成型,滑模面的有限时间收敛等特性.针对2种典型的目标机动形式进行了仿真研究,结果表明该滑模制导律可以实现目标的有效拦截,满足上述特性.     

机动高速目标的全向拦截制导律研究

针对机动高速目标拦截制导问题,建立了全向拦截机动高速目标的相对运动方程,推导并设计了能同时进行顺轨和逆轨拦截的全向真比例(OTPN)制导律,无需对目标加速度的估计和增加修正项即可满足对机动目标的拦截制导,能有效避免目标机动参数估计误差对制导精度的影响。数值仿真结果验证了OTPN拦截制导律可有效拦截机动高速目标,同等初始条件下,OTPN在捕获范围、弹道特性、过载变化、总控制量等拦截参数上均优于传统的经典比例、负比例及其扩展制导方案。     

攻击机动目标的非线性H∞制导律研究

应用非线性H∞控制理论,在建立导弹与目标相对运动数学模型的基础上,研究了一种拦截机动目标的鲁棒H∞制导律.这种鲁棒H∞制导律将目标的机动加速度视为有界的外界扰动输入,导弹的加速度视为控制输入,实现了导弹制导的鲁棒性.仿真表明,这种鲁棒H∞制导律具有很好的鲁棒性和良好的拦截效果,能够有效地拦截机动目标.     

针对过载控制的神经网络制导律研究

针对高机动高突防能力目标的拦截问题,通过对比例导引律导引过程中过载与比例系数、视线角速率关系的分析,建立基于视线坐标系的三维弹-目相对运动模型,研究在该坐标系下的比例导引律加速度表现形式,据此设计实现K值自适应调整的RBF神经网络模型。通过与纯比例导引律的法向过载以及攻击时间对比,验证了RBF神经网络导引律在降低制导性能的前提下抑制视线角速率抖振、过载控制方面的有效性。     

大气层外拦截自适应模糊滑模制导律研究

针对大气层外拦截器拦截不确定性机动目标问题设计三维空间末段导引律.将自适应模糊控制与滑模控制相结合,采用自适应模糊系统在线调节滑模控制的切换增益,实现对目标机动的补偿.仿真计算结果表明,提出的自适应模糊滑模制导律制导精度高、鲁棒性强,能够成功实现对目标的拦截,并保证了视线角速率的不发散.     

视线角加速度导引律分析及仿真应用研究

针对红外制导导弹拦截大机动目标时制导精度下降的问题,引入视线角加速度导引律,在对其原理进行分析的基础上,利用伴随系统理论对引入视线角加速度导引律后的导弹平稳性和脱靶量进行了仿真分析与验证。仿真结果表明,视线角加速度导引律能有效降低目标机动及入射角偏差所引起的脱靶量,性能良好。     

基于视线角速率的自适应滑模导引规律

针对被动导引头仅能提供视线角速率信息,难以构建有效的攻击机动目标的制导律的问题,利用末制导的初始弹目距离及接近速率,首先设计了一种基于滑模理论的制导律。该制导律能够实现对机动目标的有效攻击,但需要已知目标机动能力上限且制导指令存在抖振现象。为了克服上述制导律中的不足,在新制导律中引入了一个自适应参数项,并通过稳定性分析证明了改进后的自适应滑模制导律在理论上的正确性。改进后的制导律一方面降低了初始弹目距离和接近速率的影响,另一方面增强了视线角速率在拦截过程中的作用,这样在仅使用视线角速率的条件下达到了攻击机动目标的目的。最后,通过拦截2种机动目标的仿真结果进一步说明的该制导律的有效性。     

大气层内反战术弹道导弹最优制导数学模型

论证了反导导弹对战术弹道导弹弹头进行迎头拦截的必要性与可能性。对机动弹头,在反导系统能测出其机动加速度的条件下,研究了迎头拦截最优制导律的数学模型及其实现问题。     

目标机动频率自适应估计的UKF滤波算法研究

研究了反弹道导弹中机动目标的拦截问题,提出了一种基于机动频率自适应的UKF滤波估计算法,将实时估计得到的机动频率应用于目标运动状态的滤波过程中,从而对目标运动信息进行快速而有效的估计。仿真结果表明,这种自适应估计算法,较固定机动频率的滤波算法,有较快的目标估计速度,较高的目标估计精度,能有效的跟踪和应对目标机动加速度的快速变化,有效避免了由于不能及时跟踪的目标运动信息而导致较大脱靶量的现象。     

具有脉冲变轨推力的拦截器末制导律研究

针对一些末制导律不能直接应用于具有脉冲变轨推力的拦截器的难题,提出了将连续变化的加速度指令通过死区滞环非线性化的方法,为上述制导律在具有脉冲变轨推力的拦截器中的应用架起了一座桥梁.以滑模制导律为例介绍了这种应用方法,仿真表明,应用该方法能够把视线转率限制在较小的范围之内,从而实现对目标的拦截.该处理方法应用简单,易于工程实现.     

高空动能拦截器末制导导引方法设计与实现

以高空动能拦截器为研究对象,为其末制导段设计了一种“逐段限制视线转率”的导引方法,使之最终能直接命中目标,实现动能拦截的任务并通过仿真计算验证了该导引法的可行性。     

大气层内复合控制拦截弹切换时间的探讨

大气层内拦截弹采用空气动力与燃气动力的复合控制方式是当今世界防空导弹的发展方向之一。复合控制技术的分析研究是当前急需解决的重要问题。在考虑目标机动加速度大小、目标机动时刻以及目标角闪烁的条件下 ,确定了拦截弹的控制方式由空气动力切换到复合控制时的切换时间。     

一种基于变结构控制的制导律的设计

针对平面拦截问题,将目标机动作为一类有界干扰,利用变结构控制理论推导出对目标高速机动具有强鲁棒性的制导律.在非线性运动学模型的基础上提出了一种新的变结构制导律,该制导律不需要得到目标精确的加速度和速度方位信息,因而更便于工程实现.仿真结果表明,该制导律对目标的机动具有强的鲁棒性.     

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。     

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。     

捷联导引头视线转率估计的交互式多模型样条滤波算法

针对捷联导引头测量信息的弹目惯性视线转率估计,提出了一种基于交互式多模型算法的样条滤波方法(IMM-SF)。基于体视线和惯性视线的映射关系解算惯性视线角,将其作为虚拟观测量进行滤波,设置多个过程噪声模型,每个模型分别采用样条滤波器进行滤波,IMM-SF滤波器的估值结果为各滤波器估值的加权综合。该方法不必对目标的未知机动建模,应用更加方便,并且可在交互式多模型算法的框架下自适应地调整滤波器的噪声。Monte-Carlo仿真结果表明该方法可有效估计视线转率,并可提高估值精度。     

采用运动伪装理论的冲压动力导弹制导律

在视线旋转坐标系内设计制导律是一种不通过双平面解耦处理三维制导问题的途径。针对高速机动目标的三维末制导拦截问题,基于运动伪装理论的运动伪装条件,在视线瞬时旋转坐标系内推导出一种适用于冲压动力导弹的运动伪装制导律。动力学仿真结果表明,与经典比例导引律相比,该制导律在考虑冲压动力导弹最大可用攻角、侧滑角及余气系数限制下,可以有效降低导引头的视线转速率及命中点需用过载,具有良好的制导特性。     

一种适用于拦截高速目标的末段导引律

基于在视线坐标系中的导弹-目标相对运动模型,以控制导弹-目标视线角速度趋于零为基本思想,设计了一种末制导律,用于拦截高超声速目标。以脱靶量和能量消耗为约束条件,以目标无机动时有很好的性能为目的,首先设计了最优制导律;然后,基于滑模控制理论,选择合适的滑模趋近律,对所设计的最优制导律进行改进得到最优滑模制导律;用李雅普诺夫理论证明了该制导律的稳定性,分析了该制导律参数选择条件。仿真结果表明,与最优制导律相比,所设计的制导律对目标机动有较强的鲁棒性,能以直接碰撞的方式拦截高超声速目标。     

时域下空间曲线曲率及挠率问题的研究

空间域下拦截弹制导问题可转化为空间曲线进行研究,由空间曲线论的基本定理可知该曲线的曲率和挠率能够完全确定曲线的性态,由此可通过曲率和挠率的调整来确定拦截弹的制导路径,从而实现对目标弹的有效拦截,基于此思想,将几何中弧长域下的Frenet公式转化为时域下的Frenet公式,并建立了视线运动方程和弹目相对运动方程,在此基础上推导了曲率和挠率的指令公式,相对于比例导引律及大量的现代制导律,采用几何的方法更加直接,为拦截弹制导及相关问题的进一步研究提供了思路.     

"标准-3"拦截弹对机动弹头的拦截有效性分析

以"标准-3"拦截弹的多次拦截试验情况为参考,根据其能力及试验中的表现,分析其总体设计方案和各项性能参数,建立数学仿真模型.在研究海基导弹防御指挥控制流程、拦截弹动力学模型和仿真算法的基础上,对拦截具有机动突防能力的弹道导弹目标进行仿真分析.获得拦截弹对机动突防目标拦截有效性的仿真结果.分析仿真结果可知,拦截弹对机动弹头的拦截能力有限.