仅用测量视线速率的准最优制导规律

本文给出了一种新的准最优制导规律,它采用有相位超前补偿的比例导引法。制导增益、相位超前和最大相位超前量出现时的频率是根据导弹和目标的动态延迟来确定的。准最优制导规律的实现除了需要视线速率外不需要其它任何信息。为了验证准最优制导规律的性能是良好的,采用了线性寻的系统和真实的非线性寻的系统进行了仿真研究,将准最优制导规律的性能与古典比例导引法的性能做了比较,获得了如下的一些结果:1) 在线性寻的系统中当存在发射误差或目标做等加速运动时,为使脱靶量达到设计要求,准最优制导规律的最小剩余时间与比例导引法相比可以减小一半。2) 准最优制导规律产生的加速度值小于或等于比例导引法的加速度值。3) 准最优制导规律由于采用相位超前补偿,它对测量噪声的敏感性要比比例导引法高。因此设计者根据测量噪声情况必须精心设计噪声滤波器。4) 真实的非线性寻的系统仿真结果与线性的寻的系统伤真结果性能是相同的。通过结果比较可以得出结论,准最优制导规律用于对付高机动目标是一种很有效的制导规律。     

三维最优制导律设计的旋量方法

针对BTT导弹制导过程中的双通道耦合问题,设计了一种非解耦的三维最优制导律。通过矢量方法和旋量方法分别建立了视线角速度模型和视线方位模型,从而得到导弹制导的三维模型。基于视线角缓变的假设,对制导模型进行了简化,得到其线性模型。分别针对无终端约束和有终端约束情况,运用二次型最优方法推导了最优三维制导律。该制导律避免了通道解耦,能够满足BTT导弹精确制导的要求。     

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.     

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.     

带三维落角约束的寻的导弹制导与姿控系统设计

针对带三维落角约束的寻的导弹制导与姿态控制系统设计问题,提出一种基于终端滑模控制和扩张状态观测器的六自由度制导控制系统设计方法。建立包含模型不确定项的寻的导弹六自由度质心与绕质心模型,设计内外双层环路六自由度制导控制系统框架;基于弹-目三维相对运动模型和坐标系转移矩阵建立以攻角和侧滑角为输入的三维全耦合导引方程,利用终端滑模控制方法和扩展状态观测器得到期望的攻角和侧滑角并将其转化为对应的俯仰、偏航和滚转角指令;根据线性形式的寻的导弹绕质心动力学方程,设计与俯仰、偏航和滚转角相关的滑模面向量,并利用终端滑模控制方法和扩张状态观测器得到寻的导弹的副翼偏角、方向舵偏角和俯仰舵偏角指令。六自由度数值仿真结果验证了该方法的有效性和鲁棒性,并证明了该制导控制系统设计方法能以较少的控制设计参数完成预设的制导控制任务。     

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。     

轻型反坦克导弹复合制导模式设计与仿真分析

对某型捷联惯性中制导+红外图像末制导的多用途轻型反坦克导弹的制导控制系统进行了研究,建立了制导控制方程、虚拟比例导引方程以及复合制导的交班过程方程等。结合某反坦克导弹总体参数,建立了弹体运动学模型、制导控制系统等仿真模型,并基于Matlab/Simulink和半实物仿真技术对其进行了仿真试验。试验结果表明,利用捷联惯性中制导+红外末制导复合制导的方法,可以有效提高导弹的制导精度及导弹在复杂战场上的生存能力。     

速率捷联惯性测量系统的数学模型及误差标定

分析了导弹速率捷联惯导系统本身产生工具误差的主要因素,建立了速率捷联惯性测量系统的数学模型,给出了利用地球的物理特性对速率捷联惯性测量系统进行标定的方法,最后利用最小二乘分析法,计算出速率捷联惯性测量系统的误差系数,用于在对导弹的制导过程中对工具误差进行补偿,提高导弹的制导精度。     

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。     

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。     

利用反步控制法的带角度约束制导律研究北大核心

针对制导炸弹对地垂直攻击的要求,研究了导弹攻击地面运动目标的弹目三维运动规律,构造了带有落角约束的导弹运动方程,并利用反步控制方法,研究了带落角约束的三维近垂直击顶新型末制导律。仿真结果表明,该新型制导律能够在目标机动的情况下满足近垂直击顶的要求,脱靶量也在允许的范围之内。     

利用反步控制法的带角度约束制导律研究

针对制导炸弹对地垂直攻击的要求,研究了导弹攻击地面运动目标的弹目三维运动规律,构造了带有落角约束的导弹运动方程,并利用反步控制方法,研究了带落角约束的三维近垂直击顶新型末制导律。仿真结果表明,该新型制导律能够在目标机动的情况下满足近垂直击顶的要求,脱靶量也在允许的范围之内。     

空间拦截零控脱靶量与末段制导能量需求的近似计算

基于理想二体假设下的弹道方程解析式,忽略重力在拦截末段对拦截器和目标运动状态的影响.推导了空间拦截初始制导偏差与终端零控脱靶量之间的线性近似计算式,并以速度增量的大小来近似描述拦截末端主动寻的制导段的能量需求,给出了拦截末段制导最小能量需求与零控脱靶量、探测距离之间的近似关系.通过数字仿真测试了近似计算的准确性.     

拦截高速机动目标分段最优制导律研究北大核心

能量管理是在远距离拦截高速、频繁机动的目标时必须要考虑的问题,因为此时不仅拦截弧段长、拦截飞行时间也更久,拦截制导律设计不能不计能量代价地跟随目标机动。通过将非线性弹目运动关系降阶,在运用最优控制理论的基础上,引入分段线性阻尼项,提出了一种针对高速、机动目标的最优制导律,可以满足终端碰撞角约束及能量管理需求。该方法得到的制导律可令导弹在拦截高速机动目标时,对目标机动的敏感度随弹目距离而变化,并分析了不同的分段线性阻尼对拦截弹道的影响。通过二维非线性仿真验证了制导律的性能。     

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。     

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。     

防空导弹弹道跟踪制导规律研究

根据李亚普诺夫稳定性原理,利用基准优化弹道参数构造滑动面,提出了一种新的弹道跟踪制导规律。对跟踪制导规律的数学原理进行了描述,给出了详细的推导过程和二维平面弹道仿真数学模型及仿真结果。结果表明所提出的弹道跟踪制导规律能使导弹快速跟踪基准优化弹道。     

基于经典控制理论的制导系统校正方法研究

针对空空导弹抗目标大机动时,制导系统持续增加的快速性需求,利用反馈/前馈控制信号可提高瞬态和频率响应的经典控制思想,以及在制导算法中引入导弹的实际加速度补偿量以改善制导回路性能的方法,设计了制导系统校正算法。然后,通过线性化模型对制导系统校正算法的性能进行了数字仿真,仿真结果表明系统校正算法能够降低目标机动时所产生的脱靶量。最后,在仿真环境中加入导引头测角噪声,对校正算法增加前后的制导控制系统性能进行仿真和对比分析,基于分析结果对噪声环境下的校正算法进行了优化。     

拦截高速机动目标分段最优制导律研究

能量管理是在远距离拦截高速、频繁机动的目标时必须要考虑的问题,因为此时不仅拦截弧段长、拦截飞行时间也更久,拦截制导律设计不能不计能量代价地跟随目标机动。通过将非线性弹目运动关系降阶,在运用最优控制理论的基础上,引入分段线性阻尼项,提出了一种针对高速、机动目标的最优制导律,可以满足终端碰撞角约束及能量管理需求。该方法得到的制导律可令导弹在拦截高速机动目标时,对目标机动的敏感度随弹目距离而变化,并分析了不同的分段线性阻尼对拦截弹道的影响。通过二维非线性仿真验证了制导律的性能。