一种拦截机动目标的最优制导律设计

引入伪控制变量的概念,建立了线性化的描述导弹与目标相对运动的状态方程.应用线性二次型最优控制理论和改进剩余时间的计算方法,提出了一种拦截高机动目标的最优制导律.通过与比例导引律在平面拦截过程中的仿真结果对比分析,表明所提出的最优制导律在拦截机动目标时更为有效.     

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。     

天基拦截器中段制导规律和预测

拟定的制导方法重点在于通过最小二乘法和卡尔曼滤波对随时间变化的目标状态进行估算。这为提前表明目标的未来位置提供了基础。从而我们能解决预测拦截点问题,并且将拦截器直接对准拦截点,由此产生了一个碰撞路线导引方案。为了实现这个方案,提出了一个分层结构。在这一结构的外层回路中,首先寻求预测拦截点问题,然后在拦截点附近用古典比例导引方法对拦截点作一些小的修正。本文给出了目标状态的估算方法和预测拦截点问题的显式解;接着,提出了一种基于修正拦截点位移的制导算法;然后,提供了“重力下沉”的修正项。本文的贡献在于给出了拦截点的修正方法,这个方法可用于补偿拦截过程中发现的拦截点的位移和重力下沉。     

高超声速滑翔飞行器变轨段自适应跟踪制导方法

针对高超声速滑翔飞行器变轨段大偏差条件下的标准轨迹跟踪问题,提出一种基于权值矩阵自适应修正的变轨段跟踪制导方法。分析了变轨段主要控制方式和标准轨迹特性;将简化的纵向运动方程在标准轨迹附近线性化;采用将误差项引进线性二次型性能指标加权矩阵的方式,设计了改进的权值自适应修正跟踪制导方法。CAV-H飞行器仿真分析表明,该方法能够实现高超声速滑翔飞行器变轨段高精度自适应跟踪制导,对初始及过程偏差具有良好的鲁棒性。     

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.     

拦截高速机动目标的捕获区及微分对策导引律

针对高速机动目标拦截场景,研究末制导段捕获区存在条件及微分对策导引律问题。建立弹目相对运动模型并引入控制动力学模型,采用终端投影方法对相对运动模型进行降阶处理;基于微分对策理论推导一种解析形式捕获区,并具体到直/气复合控制导弹对机动目标的拦截中,该捕获区的存在能够保证对任意机动目标进行准确捕获;重新选取性能指标,将目标与直/气复合控制导弹在末端带有碰撞角约束的制导问题转化为零和微分对策问题,并求解出弹目最优拦截策略。仿真分析了几种情形下直/气复合控制导弹对目标实施拦截的捕获区存在域,导引律仿真结果表明微分对策导引律在对高速机动目标进行拦截时具有优良性能。     

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。     

中段智能机动突防后的虚拟目标修正研究

为实现弹头中段机动后的显式制导,进行了虚拟目标修正研究。通过在建立最大弹道包络面的基础上,提出基于穿越弹道横截面的虚拟目标修正方法,基于弹道包络横截面的大机动弹道虚拟目标计算方法,建立虚拟目标计算模型。通过仿真获得了大机动弹道对应的虚拟目标,通过显式制导方法验证了其具有较好的制导精度,此方法为工程应用和理论研究提供了重要的理论参考。     

一种基于零控脱靶量的滑模末制导律设计

基于零控脱靶量的思想,提出一种能够有效针对大气层再入目标的滑模末制导律.首先,建立纵向平面内的弹目相对运动方程;然后利用扩张状态观测器对目标机动加速度信息进行估计,并对零控脱靶量算法进行分析,提出了制导律的设计思路;接着利用滑模变结构控制理论进行制导律的推导;最后进行仿真分析,仿真结果证明,所设计的制导律能够很好地对目标弹进行拦截,并且指令的跟踪效果也很好,从而验证了算法的有效性.     

基于几何关系的视线指令制导律研究

针对近程车载防空系统拦截空地导弹的制导问题,设计了一种视线指令制导律.首先建立了地面站、拦截弹和空地导弹三者之间相对运动模型,然后以控制拦截弹位于地面站和空地导弹连线上为目标,根据三者在空间的几何关系设计了一种视线指令制导律,并对拦截的可行性进行了分析.仿真结果验证了所设计的制导律能够有效保证地面站的安全,与比例导引律相比,提高了制导精度,缩短了拦截时间.     

基于Gauss伪谱法的空空导弹最优中制导律设计

研究Gauss伪谱法在空空导弹最优中制导律设计中的应用。建立空空导弹中制导律设计问题最优控制模型,首次提出采用Gauss伪谱法求解最优中制导律设计问题的思路,详细阐述了求解流程,通过仿真算例验证了求解方法的有效性,并同比例导引、打靶法等传统方法进行了对比。仿真结果表明,综合考虑性能指标、计算精度、计算效率等因素,Gauss伪谱法具有明显优势,Gauss伪谱法求解结果和求解效率与配点个数密切相关。研究结果为空空导弹中制导律设计提供理论参考。     

一种复合制导的中末交班策略研究

针对复合制导中的中末制导交班问题,设计了一种可同时实现导引头和弹道交班的方案.中制导应用变结构控制理论设计了一种中制导律使导引头在中制导结束时指向目标;交接导引段实现比例系数的过渡,从而保证了弹道的平滑过渡.仿真结果证明了该方案能够适用于远距离制导的复合制导.     

基于李亚普诺夫最优反馈控制的中制导

基于李亚普诺夫最优反馈控制的2种实现方法,即时间最速下降法与空间最速下降法,提出了一种混合策略。应用于导弹中制导,获得了满意的结果,可以极大地缩短中制导飞行时间并大幅度地提高中制导末端速度。仿真结果表明,该方法有一定的工程应用参考价值。     

指令时延对舰空导弹中末制导交班误差影响分析

从目标作直线飞行和机动飞行两种情况出发,建立相应的舰空导弹中末制导交班时的导引头指向误差模型和导弹速度矢量指向误差模型,指出了相应的误差修正方法,进行了仿真计算,并分析了计算结果.仿真结果验证了上述模型的正确性.     

防空导弹主动雷达导引头地/海杂波功率谱计算

中/远程防空导弹通常采用复合制导体制,并采用高抛弹道技术来增大射程。这样,在中末制导交班阶段或末制导阶段,主动雷达导引头需要在地/海杂波背景下截获和跟踪目标。介绍了一种计算主动导引头地/海杂波功率谱的方法,根据杂波功率谱的估算结果,可以确定导引头的杂波下可见度(SCV)指标或设立导引头跟踪的频率禁区。     

对两种中制导方法的性能研究

现在已应用的中制导技术包括惯性中制导和半主动中制导,文中先简介了几种有代表性的复合制导空空导弹的发展情况和其中制导方法,然后,从实际应用的角度对这两种中制导剂方法进行了比较详细的分析研究和比较,最后讨论了采用这两种中制导的导弹对飞机及火控系统的影响。     

防空导弹武器中末制导交班灵敏度分析

复杂战场环境下,中远程防空导弹武器的中末制导交班问题越来越突出。实战要素影响到武器系统的各个环节,尤其是传感器测量精度,从而影响中末制导交班概率。通过灵敏度分析方法,对实战条件下影响中末制导交班的关键因素进行了分析,筛选出了高敏感影响因素,并得到了表征其影响程度的定量化灵敏度系数。     

BTT导弹制导律研究综述

与STT导弹相比,BTT导弹在气动效率、机动能力、控制性能等方面具有明显优势,但其运动耦合特性也给传统研究框架下的制导律设计带来了挑战。本文针对BTT导弹制导律设计问题展开研究,首先描述了BTT导弹制导基本问题,分析了BTT导弹制导律设计的技术难点,需要综合考虑运动耦合、多约束、目标机动、弹体动态效应等因素,然后综述了国内外现代制导律设计的基本方法,将其分为双通道解耦法、球坐标法、现代几何法等,最后指出了BTT导弹制导律的进一步研究方向。     

双机编队协同制导的火控机理

针对半主动雷达中制导的远距空空导弹在制导过程中对载机的强依赖性问题,提出了双机协同制导的概念;首次给出了双机协同制导的过程描述.分析了长、僚机制导过程中对导弹导引和目标跟踪过程中的各计算要素;提出了长机对目标预测并进行数据传递,僚机再通过预测值对目标实施机动和照射的协同制导思想.