一种最优末制导规律研究

针对传统最优制导规律依赖于剩余飞行时间的缺陷,利用最优线性二次型的形式,以脱靶量和能量消耗综合最小为性能指标,通过对可调时间参数T的约束,建立了一种不依赖于剩余飞行时间的最优末制导规律.对导弹攻击机动目标的情况进行了仿真研究,并与依赖于剩余飞行时间的传统最优制导律相比较.仿真结果表明,所设计的制导规律具有优良的特性.     

供火箭推进空间飞行用的一般显式最优制导规律

本文对火箭推进的制导飞行器,推导了一种显式最优制导方法并得到了应用。该方法为动力飞行制导中所遇到的多种边值问题提供了一般解法。控制规律的推导是很简单的,它避免了使用一些难度较大的专门数学。这种制导方法叫作E制导。这种方案最本质的特点是E矩阵,它把现时的边值条件和需用边值条件之间的分离划成为推力分配制导系数。这些系数决定着推力加速度沿被控坐标轴的分配要求。制导规律可以控制终端的位置坐标以及终端的速度分量并能控制可调推力和固定推力火箭。由于E制导具有这种普遍性的特点,所以该方法特别适用于那些具有多种要求的复杂的空间任务。对执行这种多用途任务的动力飞行制导程序作了介绍。通过把适当数量的预存程序中的子程序联结起来的办法,可以为每种类型的动力飞行制导问题提供程序方案。利用计算机的开关、转移和判定能力,可以把多用途动力飞行制导程序调整为适合于数字计算机所需要的程序。     

寻的制导导弹飞行时间递归估计

本文研究计算精确的飞行时间估计问题。在实现为时变速度导弹制定的各种最优制导律时,这是一个重要问题。介绍以非迭代方式修正飞行时间的递归飞行时间计算方法。该递归方法含有显式计算由非零初始航向误差产生的飞行时间误差的一种误差补偿特征。对任何导弹速度剖面,所提出方法的实现是简单而直截了当的。各种数值例子表明所提出的方法对最优制导律以及比例导航和增广比例导航都是有效的。     

一种新的有限时间收敛的末制导律设计

针对机动目标的三维拦截问题,提出了一种基于有限时间收敛的新型末制导律设计方法。首先针对三维弹目相对运动学模型,提出了末制导律设计的基本设计原则和要求。其次,提出了一种新的非线性积分型Terminal滑模面,避免了传统Terminal滑模的奇异问题。并针对弹目相对学模型,设计一种具有鲁棒性的积分型Terminal滑模制导律,同时基于李亚普诺夫稳定性理论严格证明了在该制导律作用下,不仅可以达到零化弹目视线角速率的要求,而且也保证了末制导系统在有限时间的稳定性。最后通过对目标机动的拦截仿真,与比例导引律相比,不仅具有更高制导精度,而且也实现了制导系统有限时间的稳定。     

冲压动力远程导弹燃料及起飞质量快速估算

基于传统的固体动力及涡喷动力战术导弹质量估算模型,建立以冲压动力远程战术导弹的燃料质量及起飞质量的迭代质量估算模型,同时建立将末制导纳入质量估算的改进估算模型。使用改进前后的质量估算模型分别对按照固定目标及运动目标设计的飞行任务剖面进行仿真,将2种模型计算出的质量估算结果与基准导弹飞行弹道结果进行了对比验证,定量分析了改进前后估算误差来源;同时研究分析了射程、目标运动速度、末制导启动距离、巡航高度对改进前后估算模型误差的影响,提出对于较近射程的固定目标或低速目标可以使用传统的末制导简化质量估算模型,而对远射程、较高巡航高度、较大末制导启动距离以及具有高运动速度的目标应考虑将末制导加入质量估算模型或对改进前的质量估算模型进行二次修正以减少估算误差。     

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.     

一种连续修正速度方向的导引方法

考虑制导炮弹由身管武器发射，其飞行控制能力和导引信息量有限，基于预测落点位置偏差量来修正速度方向并在控制时间内连续分配导引指令的思想，提出了一种新的三维末制导方法。根据非线性弹道方程组的级数解预测弹丸落点位置，得到落点与目标的偏差，并提出了两种通过此偏差解算当前速度方向修正量的方法。取剩余飞行时间为修正时间，通过将速度方向修正量分配到整个剩余导引段建立了加速度修正公式，以减小导引指令饱和的可能性。通过连续地预测落点和分配加速度指令来实时地导引飞行。仿真结果表明：该导引方法简单可行，精度高，对控制能力要求较低，且具备较好的制导效果和毁伤效果，为该体制制导炮弹的应用提供参考依据。     

多约束强化学习最优智能滑翔制导方法

为提升复杂飞行任务下滑翔制导的自主性,提出一种基于最优制导与强化学习的多约束智能滑翔制导策略。引入三维最优制导以满足终端经纬度、高度以及速度倾角约束。提出基于侧向正弦机动的速度控制策略,研究考虑机动飞行的终端速度解析预测方法。针对速度控制中机动幅值无法离线确定的问题,研究基于强化学习的智能调参方法。该方法基于终端速度设计状态空间,以机动幅值设计动作空间,设计综合终端速度误差与滑翔制导任务的回报函数,采用Q-Learning实现机动幅值的智能调整。仿真结果表明,智能滑翔制导方法能够高精度满足终端多种约束,并能有效提升复杂任务下的自主决策能力。     

带扫描装置的末制导导弹控制系统

为增加舰艇摇摆状态下导弹捕获目标的概率,通过对舰空导弹在随机扰动条件下跟踪系统正确瞄准并捕获目标的末制导算法进行阐述,从实现所需要的导弹飞行轨迹出发,提出了自动驾驶仪的控制律,并给出针对快速性的最优制导的飞行轨迹仿真结果.     

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。     

固定形式的变结构控制对应的趋近律

对固定形式的变结构控制对应的趋近律进行了研究,分别推导出用全部状态构成的控制、用部分状态构成的控制以及形式为u＝ueq＋ud的控制所对应的趋近律．     

高超声速飞行器俯冲机动最优制导方法

为解决高超声速飞行器俯冲段精确制导与机动突防问题,研究了机动突防最优制导方法。针对零化视线角速率降低突防性能的问题,在俯冲平面及转弯平面内分别设计了正弦形式的视线角参考运动,同时为进一步实现俯冲精确制导,以落速最大为性能指标利用最优控制对其进行跟踪,引入了伪控制量以简化最优制导问题的求解,最后分析了该方法的稳定性及制导性能。以CAV-H为例进行仿真分析,仿真结果表明该方法能够实现机动飞行,且能够高精度地满足终端落角及落点约束,可为高超声速飞行器俯冲段精确制导及机动突防提供参考。     

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。     

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。     

反临近空间高超声速目标拦截弹中末制导交接班窗口

在视线旋转坐标系下建立拦截弹与目标的相对运动方程,分析采用纯比例导引律捕获高超声速目标的充分条件,并推导出在交接班处的最优拦截几何,即零控拦截流型。定性分析了拦截弹速度、高度、导引头特性以及末制导捕获条件等在中末制导交接班时所受到的限制,在此基础上定义了中末制导交接班窗口的概念,并介绍了交接班捕获窗口的影响因素、用途、特性以及计算步骤。以纯比例导引律拦截高速目标为例,定量描述了交接班捕获窗口和零控交接班区域,并通过数字仿真实验验证了交接班捕获窗口的合理性。     

战术导弹攻防对抗模拟

利用最小能量原理,构造一种简易战术弹道导弹(TBM)弹道用于攻防对抗仿真;依据美国"爱国者"反导导弹PAC-3基本拦截原理,构造了一种逆轨拦截反导弹道模型;利用上述攻防仿真平台,计算分析拦截弹最佳拦截制导方式(中、末制导交班点的确定),分析拦截弹过载变化情况.     

带落角约束的再入机动弹头的复合导引律

针对再入机动弹头垂直打击目标的要求,研究了具有末端落角约束的复合导引律.该导引律包括俯冲平面内的制导方程和转弯平面内的制导方程,通过在最优导引律的基础上引入滑模变结构控制,增强导引律的鲁棒性.为了减小控制量的抖振和能量损耗,提出了采用RBF(径向基函数)神经网络自适应调节切换项增益的方案,数学仿真验证了该方案的有效性.仿真结果还表明,与最优导引律相比,复合导引律在外界干扰的影响下仍能保持较高的制导精度.     

某型末制导炮弹偏流的分析与计算

针对某型激光半主动式末制导炮弹偏流问题，基于考虑末制导炮弹各个典型弹道飞行阶段的刚体弹道模型，通过仿真计算，分析该末制导炮弹偏流的基本特点；探讨偏流形成的原因，确定影响其大小的关键因素，并对计算偏流所需要的数值积分时间步长进行了探讨。有关结论对准确编拟末制导炮弹射表所需要的偏流有直接应用价值，对新型末制导炮弹的弹道设计有积极的指导意义。     

基于不确定性的末制导初始参数优化设计方法

为量化无动力滑翔飞行器末制导初始参数不确定性的综合影响,提升飞行器落点精度,提出基于不确定性的末制导初始参数优化设计方法。面向飞行器末端高动态打击需求,采用落角约束下的滑模变结构导引律进行实时弹道成型,进而考虑末制导初始参数的不确定性。以落点有效毁伤半径概率和落点圆概率偏差为多优化目标,建立基于不确定性的末制导初始参数及制导律参数优化模型。针对这一不确定性优化模型,研究利用高效全局优化和蒙特卡洛方法,给出末制导初始参数及制导律参数的最优设计方案。仿真结果表明:该方法能显著提升落点精度,为方案设计阶段飞行器末制导交接点的选取提供决策支持。