一种变结构导引律及其在垂直命中制导中的应用

基于变结构控制理论 ,提出了一种垂直命中目标的导引律。该导引律在引入理想的视线角基础上 ,所设计的切换函数不仅保证脱靶量为零 ,而且能同时达到垂直命中目标的目的。数字仿真表明 ,该导引律与最优垂直命中导引律相比 ,不仅适用范围广 ,而且具有良好的鲁棒性能。     

滑模变结构导引律在动能拦截器上的应用研究

由于大气层内动能拦截器控制系统具有非连续性、不确定性,为了提高动能拦截器控制系统的抗干扰性和机动性,设计了一种新的滑模变结构导引律.通过末制导弹道仿真,将其应用于动能拦截器末制导导引拦截三维螺旋机动目标,结果表明,滑模变结构导引律具有响应快速,简单易行,有效对付高机动目标等优点,对于KKV拦截三维螺旋机动目标有很好的鲁棒性.     

进入角约束下的载机变结构远距引导

针对一般导引律在载机远距引导中存在的问题,结合远距引导的需求,设计了远距引导的三维变结构导引律。该导引律具有较强自适应性,可以使载机以期望的进入角接近目标。仿真结果表明,载机在该导引律作用下,能以较小过载,平滑轨迹快速接近机动目标,并保证载机引导结束时占有有利的空中战术态势。     

基于高阶滑模微分器的增广比例导引律

导引律的设计在导弹制导与控制中具有重要作用,为了解决增广比例导引中导弹-目标视线角速度和视线角加速度不易获得的问题,设计了一种基于高阶滑模微分器的增广比例导引律。首先,根据高阶滑模微分器的数学模型建立视线角速度和视线角加速度的估计模型;其次,根据视线角速度和视线角加速度的估计值,利用一种光滑无抖阵滑模微分器构造增广比例导引律。最后,通过仿真验证表明,具有滑模微分器结构的增广比例导引律导引性能良好。     

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。     

飞行器三维偏置制导律研究

偏置制导律是一种修正的比例导引律。交会条件下的某些特殊应用中存在目标点与瞄准点不一致的问题,要求飞行器在目标点旁偏置一段距离从而攻击瞄准点,且在偏置过程中提出终端攻击角约束的需求。为了有效地杀伤目标,通过在三维平面内重新设计偏置项,提出了一种改进的比例导引律。仿真表明,该导引律在保证偏置距离的同时达到期望的视线角。     

基于规定收敛律算法的二阶滑模制导律设计及仿真

制导律指引导弹以近似零脱靶量击中目标需要使用弹目视线角速率信息。对于实际应用中视线角速率难以直接获得的情况下,根据滑模控制理论设计了一种一阶滑模微分器,针对一阶滑模微分器的抖振问题,根据积分滑模理论的思想,基于规定收敛率算法提出了一种二阶滑模微分器,并构造了增广比例导引律和滑模导引律,数值计算结果表明设计的滑模微分器能够准确估计视线角速率,重构的导引律对机动目标具有良好的导引性能。     

基于预测碰撞点带落角约束的导引律设计

为提高导弹导引精度,增强对落角的控制,针对带倾角运动的目标,推导了攻击运动目标带落角约束的偏置比例导引律。通过在偏置项中加入导弹-目标的相对运动状态,实现对带倾角运动目标指定角度攻击;考虑到导弹带落角约束攻击运动目标时传统剩余飞行时间估计精度不高的问题,通过对弹目碰撞点的预测,在推导的导引律基础上设计了基于预测碰撞点的剩余飞行时间估计方法。仿真结果表明:在不同的落角约束下,设计的基于预测碰撞点的剩余飞行时间估计方法估计精准;推导的攻击运动目标带落角约束的偏置比例导引律攻击精度高,对落角控制强,过载分布合理。     

视场角限制下导弹协同攻击导引律设计

为实现多枚导弹协同攻击目标，提出视场角限制下攻击时间角度控制导引律。通过在传统比例导引上增加两项偏置项，推导出一种新型攻击时间和角度控制的导引律，并用Lyapunov理论证明其稳定性。针对导弹大机动下视场角可能超过导引头视场角范围而丢失目标的问题，将用于角度控制的偏置项分为三个阶段，设计了导引头视场角限制下的导引过程。仿真结果表明：所设计的导引律可以将视场角限制在导引头视场角范围内，实现不同位置下的多枚导弹以指定角度同一时间攻击目标，达到导弹协同攻击的效果。     

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。     

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.     

考虑落角约束与驾驶仪特性的自适应RBF空间末制导律

为使大口径舰炮制导炮弹在打击近岸机动目标的末制导段满足落角约束,现考虑自动驾驶仪动态特性,基于自适应RBF逼近网络与动态面滑模提出一种空间末制导律。构建空间弹目相对运动模型,通过带改进微分跟踪器的扩张状态观测器估计目标加速度。为零化视线角跟踪误差与视线角速率,采用自适应指数趋近律设计非奇异终端滑模动态面,并运用自适应RBF逼近网络削弱控制指令抖振。通过Lyapunov第二法证明了全系统中视线角跟踪误差与视线角速率均最终一致有界。仿真实验表明：该末制导律使制导炮弹在空间中打击具有不同机动形式的近岸目标时,均具备良好的末制导性能。     

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。     

弹着时间可控的机动目标多弹协同制导律

针对机动目标的多导弹齐射攻击，运用最优控制和卡尔曼滤波理论探索机动目标下弹着时间可控制导律问题。设计了一种最优弹着时间可控的制导律，它由指定弹着时间和预计弹着时间的误差作为反馈信号与传统比例制导律结合推导得出，称之为弹着时间可控制导律（Impact-time-control Guidance Law，简称ITCG），同时利用卡尔曼滤波估计了目标加速度。通过对作战模型情况的仿真，可以看出这种新型的制导律应用于引导多发导弹以指定时间同时攻击目标时的有效性和可行性。     

弹着时间可控的机动目标多弹协同制导律*

针对机动目标的多导弹齐射攻击，运用最优控制和卡尔曼滤波理论探索机动目标下弹着时间可控制导律问题。设计了一种最优弹着时间可控的制导律，它由指定弹着时间和预计弹着时间的误差作为反馈信号与传统比例制导律结合推导得出，称之为弹着时间可控制导律（Impact-time-control Guidance Law，简称ITCG），同时利用卡尔曼滤波估计了目标加速度。通过对作战模型情况的仿真，可以看出这种新型的制导律应用于引导多发导弹以指定时间同时攻击目标时的有效性和可行性。     

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。     

非奇异快速终端滑模及动态面控制的轨迹跟踪制导律

针对飞行器跟踪预设轨迹的问题,提出非奇异快速终端滑模和角度约束的轨迹跟踪制导律。通过引入虚拟目标点,提出参考轨迹曲率半径的期望视线角约束条件,建立带有视线角约束并考虑自动驾驶仪动态特性的轨迹跟踪数学模型。为了保证在有限时间内跟踪预设轨迹并避免出现奇异问题,采用快速非奇异终端滑模和动态面控制方法进行制导律设计。推导出视线角误差和轨迹跟踪误差之间的数学关系,并利用Lyapunov稳定性准则证明轨迹跟踪误差最终有界任意小。与弹道成型轨迹跟踪制导律进行仿真对比,仿真结果表明所提出的制导律具有良好的跟踪性能及鲁棒性。     

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。     

Cooperative interception with fast multiple model adaptive estimation

For the case that two pursuers intercept an evasive target, the cooperative strategies and state estimation methods taken by pursuers can seriously affect the guidance accuracy for the target, which performs a bang For the case that two pursuers intercept an evasive target, the cooperative strategies and state estimation methods taken by pursuers can seriously affect the guidance accuracy for the target, which performs a bang-bang evasive maneuver with a random switching time. Combined Fast multiple model adaptive estimation (Fast MMAE) algorithm, the cooperative guidance law takes detection configuration affecting the accuracy of interception into consideration. Introduced the detection error model related to the line-of-sight (LOS) separation angle of two interceptors, an optimal cooperative guidance law solving the optimization problem is designed to modulate the LOS separation angle to reduce the estimation error and improve the interception performance. Due to the uncertainty of the target bang-bang maneuver switching time and the effective fitting of its multi-modal motion, Fast MMAE is introduced to identify its maneuver switching time and estimate the acceleration of the target to track and intercept the target accurately. The designed cooperative optimal guidance law with Fast MMAE has better estimation ability and interception performance than the traditional guidance law and estimation method via Monte Carlo simulation.