伴随函数法与最优制导律性能分析

为选择适合先进空空导弹使用的制导律,以最小能量需求和零脱靶量作为目标函数,使用最优控制理论在相应假设条件下推导得到了5种最优制导律:比例导引制导律(PN)、增强比例导引律(APN)、PN-M制导律、PN-MT0制导律和PN-MT制导律。介绍了伴随理论以及原系统变换为伴随系统的方法,建立了脱靶量伴随系统和加速度伴随系统,利用伴随函数理论对比分析了各制导律闭合回路中脱靶量和末端需用加速度随末导时间的变化规律,并使用蒙特卡洛方法结果与伴随法结果进行了对比。结果表明,伴随法结果与蒙特卡洛结果精确一致,但伴随法的效率是蒙特卡洛方法的几百倍。通过分析结果可知,PN-MT制导律的性能最优,脱靶量和末端需用加速度均为零;当末导时间足够时,PN-M制导律性能接近于PN-MT制导律;PN-MT0制导律性能优于APN和PN,但次于需求信息量更少的PN-M制导律;而未利用导弹动力学信息的PN和APN制导律末端需用加速度非常大。     

便携式红外寻的防空导弹超前修正导引规律研究与仿真

针对便携式红外寻的防空导弹瞄准点与理想命中点不重合的矛盾,提出导弹超前修正导引规律的末端修正方法,导出其数学模型和控制系统实现方法。仿真表明,简化后的导弹超前修正导引规律能够达到理想的前向偏移目的,且具有目标自适应导引（TAG）的特性。超前修正导引规律是对经典比例导引规律的修正和提升,更好地满足了便携式红外寻的防空导弹的性能指标和命中精度要求。     

超前修正导引规律弹道仿真分析

为了提高红外被动寻的防空导弹命中目标的精度,建立了导弹超前修正导引规律的数学模型和仿真模型,并对模型进行分析,得出此规律能确实使导弹改变飞行姿态、实现导弹弹道前向偏移的结论。超前修正导引规律是对经典比例导引规律的修正和提升,更好地满足了红外被动寻的防空导弹的性能指标和命中精度要求。     

导弹最优制导律弹道仿真分析

根据导弹仿真数据,绘制可直观显示弹道特性的理想弹道曲线。给出了比例导引法的差分方程,建立了比例导引法的三维弹道仿真模型。在对比例导引法进行三维弹道仿真的基础上,分别对增量比例导引、基于二次型的最优制导律和考虑动态特性的二次型最优制导律进行了三维弹道仿真,绘制出了可直观显示弹道特性的理想弹道,计算了导弹与目标的遭遇时间,并对结果进行了比较分析。最后得出考虑弹体动态特性的二次型最优制导律具有最优性。     

组合末制导律及其仿真研究

传统的比例导引具有很多缺点。第一,在攻击大机动目标时的控制精度差;第二,对导弹的需用过载要求大;第三,增益高的比例导引中任何噪声都会使它的性能大大降低。为了克服上述缺点,提出了一种简单有效的组合末制导规律,即比例加追踪法的组合末制导规律,它继承了纯比例导引所具有的简单、易于实现的优点,同时还可以降低导弹的需用过载,提高导弹的打击精度。经过大量的数字仿真,所提出的组合末制导律,导弹的平均过载和峰值以及终端脱靶量均小于比例导引。     

空空导弹随机最优导引规律的研究

通过建立导弹目标攻击简化数学模型 ,提出一种随机最优导引规律 ;运用卡尔曼滤波理论 ,引进了机动目标加速度和量测系统的不确定性。通过数字仿真 ,分别和传统比例导引规律、扩展比例导引规律相比较 ,表明了该规律的最优性     

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.     

改进的导弹半实物仿真跟踪微分器设计

为了抑制三轴转台输出信号存在相位延迟和噪声对导弹半实物仿真系统性能的影响,研究并设计了一种改进的跟踪微分器进行相位补偿和滤波。基于传统跟踪微分器的工作原理,设计三轴转台输出信号跟踪的基本结构,分析其在输入信号存在噪声时,由于经过传统的跟踪微分器获取微分信号使得噪声强度放大,致使跟踪信号存在振荡的现象。在此基础上,提出一种将微分跟踪器产生的微分信号再串联一个跟踪微分器的相位超前补偿器设计方法,以滤除由于输入信号噪声引起的信号污染,进而消除输出信号的振荡问题。以某导弹半实物仿真系统三轴转台输出信号存在相位延迟和噪声的现象为算例,通过与超前校正方法对比研究,进行了系统仿真验证。仿真结果表明,改进相位超前补偿器能有效地提取姿态角速度信号,具有良好的滤波和相位超前补偿性能,进而证明了其在导弹半实物仿真试验应用的正确性和有效性。     

倾斜转弯导弹的最优制导

文章给出了一种最优制导规律,用于控制倾斜转弯导弹俯仰加速度和滚转速率。文中对导弹的动力学方程做了线性化的假设,自动驾驶仪假设为零延迟,利用线性指数二次高斯性能判据及哈米尔顿－雅可比－贝尔曼方程求得了制导规律的闭合解。此外,为了防止因噪声而引起过大的滚转速率指令而引入了常加速度偏量。这就表明,最优控制增益明显地计及了系统和观测噪声协方差,因此,脱靶量的平均值、最大值和标准值的偏差可得到减小。利用传统的线性二次型高斯方法与所研究的最优制导规律做了比较,证明了文章提出的制导规律性能良好。     

导弹制导控制系统性能评估

使用比例导引的制导飞行器,有一个测量视线角速率的目标跟踪器。由于跟踪回路增益变化,跟踪器不完善的稳定性和跟踪器加速度的灵敏度引起了跟踪器动力学的不确定性。 在包含这些不确定性的制导系统中,目标跟踪器测量噪声,像闪烁白噪声和衰减白噪声会使系统性能恶化。 在该制导系统中使用伴随方法,可以获得新的性能指标。它可以从系统性能的观点评估这种不确定性。另外,还介绍了指标与系统性能之间的关系,     

防区外多导弹协同突防复合制导研究

针对防区外多导弹协同突防要求导弹能够成功突破敌防御系统并击中目标的问题,提出了一种基于虚拟目标的复合制导规律。首先,在敌雷达探测范围的边缘设置虚拟目标,将导弹制导过程分为制导段Ⅰ和制导段Ⅱ。然后,研究了一种基于攻击时间和攻击角度控制的制导规律,使导弹在制导段Ⅰ按指定时间和角度追踪到虚拟目标,导弹转入制导段Ⅱ后在以攻击时间最短为指标函数的最优制导规律导引下攻击真实目标。仿真结果表明该复合制导规律大大提高了多导弹的整体突防能力。     

基于扩展比例导引律的制导模型

针对常用比例导弹导引律制导命中率低的问题,分析了比例导引律、偏置比例导引律、修正比例导引律的制导性能,提出了一种基于扩展比例导引律的制导模型,经仿真表明,该导引律具有目标垂直和水平机动跟踪能力,提升了反导作战的机动能力和效率。     

不同制导律下天线罩误差对导弹性能的影响

以反辐射导弹的制导控制系统设计为应用背景,研究不同制导律下天线罩误差对导弹制导控制系统的影响。建立了比例导引律和速度追踪律下的天线罩误差寄生回路模型和制导回路模型,采用伴随法和无量纲方法,仿真分析了2种制导律下天线罩寄生回路的稳定性以及不同噪声源下的无量纲脱靶量,并进行了对比研究。仿真结果表明,比例导引律对应的寄生回路稳定域要小于速度追踪律;在雷达导引头噪声的作用下,比例导引律下的无量纲脱靶量大于速度追踪律,而在目标机动的情况下,比例导引律的制导精度要优于速度追踪律。     

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。     

扩展卡尔曼滤波的最优红外被动制导律

建立了导弹-目标攻击简化数学模型,运用线性二次型理论得出最优随机制导规律.通过建立伪测量方程,运用变增益扩展卡尔曼滤波技术求解了只有角度信号下的导弹被动制导问题.大量的数字仿真表明该导引规律具有收敛快、无偏差、精度高的特点.     

一种基于过重力补偿的双角度约束制导律研究

为保证被动寻的导弹在较低的平飞弹道情况下实现对坦克目标的最佳毁伤效果,设计了一种提升末端落角的修正比例导引制导律。在传统比例导引的基础上加入过重力补偿的修正项,同时考虑导引头框架角的约束,实现对导引头框架角约束下的大角度攻击。仿真表明,该导引律能在满足导引头框架角约束的条件下以大落角命中坦克目标。     

杂波对雷达寻的制导导弹脱靶距离的影响

在雷达寻的制导导弹最终飞行段当目标多卜勒频率在主瓣杂波谱中呈现时,会导致较大的脱靶距离。本文使用一个称之为 SAMS(导弹系统统计估计)的程序对杂波影响做了定量分析,它是 SLAM(统计线性伴随方法)的系统和广义的变型。寻的导弹通常由三个时间常数,一个限幅器,一个二阶导弹弹体运动环节以及比例导航表示。主瓣杂波与目标随机机动、闪烁、衰减和接收机噪声一起被加到这个系统中,通过处理系统方程和伴随系统的协方差分布,计算出了脱靶距离和每种噪声的影响。结果揭示出如果目标多卜勒频率先于命中时刻2秒在主瓣杂波谱中出     

具有捷联导引头战术武器的制导规律设计

大多数现代战术制导武器用比例导引（PN）作为末制导规律,并且用惯性稳定的常平架导引头来提供制导信息。然而在导引头技术的最近发展中包括了具有大得多的视场的导引头和不要求导引头中心线指在目标的中心附近的跟踪特性。这样,这类导引头可以固联在武器上并且仍能保持目标在他们的视场内。这些捷联导引头能够消除常平架系统的跟踪速率限制和结构限制,同时降低了设备和标定的机械复杂性。然而用捷联导引头不可能直接测量出惯性视线速率,因此必须研究另一种的制导和滤波技术。这种研究的特殊任务是为在空对地（A/S）战术制导武器上有效地使用捷联导引头,确定关于制导规律结构,信号处理技术和可达到的导引头和敏感器的精度要求的最好结合。这篇报告讨伦了各种滤波技术和制导规律设计,其中包括直接比例导引,追踪制导,动态超前量制导,比例导引和追踪制导的结合制导,和一种新的方法——自适应比例导引。这种新方案使用了一种振动信号去测量和校正导引头的增益误差,并克服了和大多数其它方法有关的稳定性问题。已证明这种新方案的性能可以和常平架导引头的比例导引相比美。     

随机快速光滑二阶滑模末制导律设计

针对目标随机机动、惯性延迟、参数变化等因素降低导弹末制导精度的问题,提出新型随机快速光滑二阶滑模控制方法。将目标机动简化为零均值高斯白噪声过程,制导系统成为带加性噪声随机不确定非线性系统。考虑到该系统不存在平衡点,提出有限时间二阶均方实用收敛概念,并基于此证明了所设计控制律的收敛特性。根据直接命中条件设计滑模面,得到随机快速光滑二阶滑模制导律。在尾追和迎头两种态势下,将该新型制导律与扩展比例导引、一般滑模制导律及确定性光滑二阶滑模制导律进行仿真比较,验证了该方法的正确性和有效性。     

飞行力学有关制导与控制的若干问题

导弹的制导规律是导弹控制系统的重要设计内容,国内外对这个问题的研究十分重视,文章介绍了几种常见的制导规律：导弹低空超低空掠海飞行制导规律,具有横向风校正的速度跟踪制导规律,同时还介绍了一种寻的修正比例导引制导规律等。此外,还介绍了导弹倾斜转弯控制技术,以及Ｈ∞控制理论问题研究。