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。     

大攻角飞行空空导弹鲁棒自动驾驶仪设计

当前,导弹自动驾驶仪多采用经典设计方法。是在导弹气动参数变化不大、通道间的耦合较小的情况下设计的。为了满足导弹高机动性能要求,常采用大攻角飞行;然而导弹大攻角飞行时,将会出现空气动力学系数不确定性、非线性和通道间的严重耦合问题,这就要求所设计的自动驾驶仪具有较好的鲁棒性。就导弹在大攻角飞行状态下、通道间解耦的基础上,针对空气动力学系数不确定性,用μ方法对俯仰通道驾驶仪进行了设计,仿真表明该方法具有较好的鲁棒性能。     

导弹BTT协调控制及参数设计方法

在导弹采用面对称构型或采用冲压发动机的情况下,倾斜转弯(BTT)方式能实现大过载和优化的发动机性能。针对采用BTT转弯方式带来的三通道耦合问题,提出解耦及参数的解析设计方法。首先对导弹动力学模型中的耦合因素进行分析,针对各耦合因素提出协调控制方法实现解耦,并针对解耦方法提出相关参数的解析设计方法。该方法能实现三通道的解耦,从而实现对制导指令的精确跟踪。数值仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于反馈解耦法的旋转火箭弹自适应控制系统设计

火箭弹弹体的旋转将引起俯仰和偏航通道的强耦合,而且在飞行过程中,导弹的动力学参数在不断变化。这些因素加大了旋转火箭弹的控制系统设计难度。采用反馈方法实现了俯仰、偏航两通道的动态解耦,并利用模型参考自适应控制方法完成了两通道的控制系统设计。研究发现,所提方法很好地克服了耦合因素对控制系统的影响,提高了控制系统对动力学参数变化和外界干扰的鲁棒性,满足旋转火箭弹飞行控制系统设计要求。     

高空轨控式直接侧向力/气动力复合控制方法

针对高空条件下导弹过载能力有限的情况,提出一种轨控式直接侧向力/气动力复合控制方法。首先,对侧向推力比例调节的轨控式直接侧向力/气动力复合控制导弹建立数学模型。然后,考虑质心漂移和侧喷流场干扰影响,设计滑模鲁棒控制器,实现气动控制部分姿态稳定功能。最后,建立轨控发动机推力模型,设计分档控制的轨控侧向力开机策略,实现直接力控制跟踪过载指令功能。仿真结果表明,与相同高度、速度条件下的单纯气动控制方法相比较,轨控式直接侧向力/气动力复合控制方法可以有效提高导弹快速响应能力和机动能力。     

高空轨控式直接侧向力/气动力复合控制方法北大核心

针对高空条件下导弹过载能力有限的情况,提出一种轨控式直接侧向力/气动力复合控制方法。首先,对侧向推力比例调节的轨控式直接侧向力/气动力复合控制导弹建立数学模型。然后,考虑质心漂移和侧喷流场干扰影响,设计滑模鲁棒控制器,实现气动控制部分姿态稳定功能。最后,建立轨控发动机推力模型,设计分档控制的轨控侧向力开机策略,实现直接力控制跟踪过载指令功能。仿真结果表明,与相同高度、速度条件下的单纯气动控制方法相比较,轨控式直接侧向力/气动力复合控制方法可以有效提高导弹快速响应能力和机动能力。     

直接侧向力与气动力复合控制技术综述

基于直接侧向力与气动力复合控制的高精度快响应制导控制技术是新一代大气层内飞行器精确制导的核心技术,具有强烈的军事需求和广泛的应用背景.直接侧向力/气动力复合控制是指通过导弹侧喷发动机(或喷嘴)所产生的直接侧向力与气动力的共同作用,产生复合力,对导弹进行复合控制,实现大幅度提高导弹快速响应能力和机动能力的控制方式.     

BTT导弹状态反馈H_∞控制自动驾驶仪设计

针对倾斜转弯(BTT)导弹自动驾驶仪的抗干扰性和鲁棒性问题,以考虑耦合的情况下建立的更接近于实际的导弹数学模型为基础,将通道间的耦合作为干扰,在弹道特征点上对导弹模型进行解耦和线性化,得到各个通道的数学模型;设计基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈H_∞控制自动驾驶仪,搭建全耦合状态下的三通道仿真模型,并进行联合仿真研究。结果表明所设计的状态反馈H_∞控制自动驾驶仪能够实现对导弹制导指令的有效跟踪,满足BTT导弹控制的要求。     

空空导弹后射火控技术

对空空导弹后射火控技术进行了分析,重点讨论了后射中的导弹控制问题。由于在后射过程中的速度过零阶段,导弹的气动力无法提供足够的法向控制力,给出了气动力/推力矢量控制相结合的复合控制方案,并以此导弹控制模型实现了后射火控过程。通过数字仿真,比较了后射火控与越肩发射火控的不同攻击过程,表明所提出的导弹复合控制方案可以解决导弹后射火控问题,后射与越肩发射相结合可以更好地实现全向攻击。     

导弹初始大角度转弯复合控制研究

基于直接力/气动力复合控制方法,研究了导弹初始快速大角度转弯问题。给出了直/气复合控制回路稳定性分析方法,并应用极点配置求得系统控制参数。最后对直/气复合控制回路稳定性进行了分析,对其时域跟踪进行了数学仿真。仿真结果表明,提出的控制方法可以提高系统转弯快速性,验证了复合控制方法的可行性。     

自旋导弹控制耦合及补偿解耦性能研究

弹体滚转条件下,舵机的动力学滞后造成了自旋导弹的控制耦合。建立了准弹体坐标系下等效舵系统的动力学传递函数矩阵,基于串联补偿解耦方法,研究了补偿角与弹体转速、控制信号频率之间的关系,以及补偿角对舵系统关联性的影响。研究表明,针对稳态解耦补偿角取值为最优补偿角时,舵系统的通道关联性达到最小,但理论上该方法在控制信号为低频条件下才能实现近似的静态解耦;当控制信号频率较高时,会出现过补偿现象,控制系统解耦性能下降;补偿角的上界值会随着弹体转速发生变化,因此应该对补偿角进行在线动态修正,避免发生过补偿现象。     

大姿控力矩复合控制导弹制导控制一体化设计

针对高速机动目标拦截过程中存在目标机动信息未知等问题,提出一种结合有限时间收敛的非线性干扰观测器与动态面反步设计的复合控制导弹制导控制一体化设计方法。首先,建立了姿控模式复合控制导弹制导控制一体化模型,采用有限时间收敛的非线性干扰观测器估计目标加速度信息、建模误差以及气动参数不确定等信息。其次,基于动态面的反步法设计了一体化控制律,避免了传统反步法的"微分爆炸"问题。最后,采用Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性。数学仿真结果验证了所设计的复合控制导弹制导控制一体化算法的正确性和有效性。     

直接侧向力与气动力复合控制系统的反步法设计研究

研究在导弹控制中采用直接侧向力与气动力复合控制技术,以提高导弹响应过载指令的速度.针对复合控制动力学模型提出了虚拟控制的概念,采用反步法设计稳定回路的控制律,应用Lyapunov稳定性定理进行稳定性分析,按一定的原则将虚拟控制指令在舵与脉冲发动机之间进行分配.实验结果表明该方法设计的复合控制导弹能够快速的响应过载指令.     

直接力/气动力复合控制拦截弹末制导精度研究

建立复合控制导弹的末制导回路;研究了天线罩折射率、目标机动、目标角闪烁对气动力控制和复合控制时的末制导精度影响.研究表明复合控制对天线罩折射误差率的要求更为严格;复合控制对拦截大机动目标更为有效,但只考虑目标角闪烁时,空气动力控制的效果更好;综合目标机动和角闪烁的影响,复合控制可提高制导精度.     

某型近距格斗导弹数字仿真

针对某型近距格斗导弹的特点,建立了导弹六自由度动力学方程、目标运动方程、导弹状态方程、导弹推力矢量与气动力复合控制模型和大气环境模型,在此基础上,通过数字仿真计算了一定条件下该弹的攻击区.     

直接力/气动力复合控制系统的有限时间镇定

考虑到复合控制系统中,直接力的离散特性会使系统的设计复杂化。针对采用姿控式直/气复合控制的导弹,基于有限时间稳定理论,引入辅助滑模面,研究其控制系统的有限时间镇定,得到一个受控良好的复合控制系统。在此基础上,利用辅助模糊控制,对系统不确定性进行估计,进一步改善了复合系统的控制品质。最后以俯仰通道为例,对所提出的方法进行仿真,结果验证了该方法的有效性。     

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。     

BTT 导弹自动驾驶仪的多变量频域法解耦设计

研究了一种耦合严重的ＢＴＴ 导弹偏航－滚动通道非方阵模型的自动驾驶仪的设计问题。首先采用内闭环回路法对模型进行了方阵化, 然后采用基于奈奎斯特阵列法思想的多变量频域法进行了设计。仿真表明了自动驾驶仪设计的解耦效果明显     

某型飞机侧向通道EA/QFT鲁棒控制

提出了一种MIMO定量反馈理论与特征值配置相结合的鲁棒解耦控制方法,该方法首先利用特征值配置使系统达到性能指标要求,通过对特征向量的限制实现MIMO系统解耦,然后利用QFT方法使其具备鲁棒性.通过对某型飞机侧向通道的仿真表明:该方法不仅解耦效果良好,而且具有较强的鲁棒性.     

基于解耦的导弹模糊变结构控制方法

导弹在某一飞行过程中通道间存在耦合,需要通过解耦进行控制.为了节省弹载计算机的存储空间,在系统参数逐点变化的情况下,选择一些特征点进行解耦.充分考虑了系统中未解耦点处的较大残余耦合量和系统参数不确定性的情况,设计了相应的模糊变结构控制器,有效地克服残余耦合量和参数不确定性给系统稳定性带来的影响,并且也很好地抑制了变结构控制系统中存在的抖振.仿真表明,相对于传统PID控制方法,模糊变结构控制具有良好的动态性和鲁棒性.