导弹垂直发射方案的分析

分析导弹垂直发射方案的目的是在于确定近程拦截采用垂直发射方案的可行性。本文研究了导弹助推加速度,拐弯开始时间,俯仰速率和推力矢量控制的偏转控制极限等参数对在最小高度上实现快速拐弯所带来的影响,对推力矢量控制的导弹和仅仅利用气动力控制的类似的导弹进行性能比较。结果表明:近程拦截的垂直发射方案和推力矢量控制技术一起使用是可行的,是有吸引力的。     

考虑弹体动态特性的机动效率约束导引律

针对考虑交会角和过载约束导引律在大机动时能量损失大的问题,提出一种考虑导弹机动效率的多约束制导律。应用最优二次型原理推导出考虑一阶弹体延迟的时变导引系数闭环次优制导形式,将导弹机动时刻阻力系数引入时变权系数,并通过迭代确定机动效率约束边界。将时变约束表示成剩余时间与弹体延迟时间的函数,代入制导指令,进行弹道仿真。结果表明,对于常值与机动目标,文中制导律与过载约束导引律同只考虑交会角约束的导引律相比,对目标均能实现末端弹道成型要求,而考虑机动效率的制导指令分配更为合理,在避免指令加速度饱和的同时有效降低了拦截末端速度损耗,提高制导精度与毁伤效果。且该制导律中时变权系数无须配平求解,在保证精度的同时极大地提高了迭代速度。     

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.     

攻击机动目标的非线性H∞制导律研究

应用非线性H∞控制理论,在建立导弹与目标相对运动数学模型的基础上,研究了一种拦截机动目标的鲁棒H∞制导律.这种鲁棒H∞制导律将目标的机动加速度视为有界的外界扰动输入,导弹的加速度视为控制输入,实现了导弹制导的鲁棒性.仿真表明,这种鲁棒H∞制导律具有很好的鲁棒性和良好的拦截效果,能够有效地拦截机动目标.     

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.     

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。     

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。     

大气层内复合控制拦截弹切换时间的探讨

大气层内拦截弹采用空气动力与燃气动力的复合控制方式是当今世界防空导弹的发展方向之一。复合控制技术的分析研究是当前急需解决的重要问题。在考虑目标机动加速度大小、目标机动时刻以及目标角闪烁的条件下 ,确定了拦截弹的控制方式由空气动力切换到复合控制时的切换时间。     

气动力/推力矢量复合控制空空导弹最佳转弯规律

针对气动力/推力矢量复合控制空空导弹大离轴角发射的快速转弯问题,根据bang-bang控制理论,给出了导弹终端弹道角受限情况下,以最大末速为性能指标的最佳转弯规律.针对空空导弹纯气动力控制和复合控制两种情况,分别进行了初制导弹道的设计和仿真.结果显示,在中空低速发射时,采用后者转弯性能明显高于纯气动力控制导弹,而当初速高于1.2 Ma时,二者转弯性能非常接近.     

BTT导弹制导律研究综述

与STT导弹相比,BTT导弹在气动效率、机动能力、控制性能等方面具有明显优势,但其运动耦合特性也给传统研究框架下的制导律设计带来了挑战。本文针对BTT导弹制导律设计问题展开研究,首先描述了BTT导弹制导基本问题,分析了BTT导弹制导律设计的技术难点,需要综合考虑运动耦合、多约束、目标机动、弹体动态效应等因素,然后综述了国内外现代制导律设计的基本方法,将其分为双通道解耦法、球坐标法、现代几何法等,最后指出了BTT导弹制导律的进一步研究方向。     

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。     

大姿控力矩直/气复合控制方法研究

为使拦截弹拦截高速机动目标时,具有快速产生较大过载的能力,提出一种直接力/气动力复合控制方法。该方法采用大姿控力矩,能够快速建立拦截弹的攻角。理论计算了引入直接力提升导弹过载响应性能的能力,对比分析了纯气动力控制和直/气复合控制过载响应能力,仿真结果表明,采用纯气动力控制很难大幅提升系统过载响应速度,而利用大姿控力矩直/气复合控制,系统过载响应速度能够显著提升,使控制效果达到最优。     

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。     

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。     

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。     

拦截高速机动目标的最优制导律

对于远距离拦截高速、大机动目标,不仅拦截弧段长,拦截飞行时间也更久。拦截弹在飞行过程中的能量管理与优化问题,也是在拦截制导律设计时必须要考虑的问题。将非线性弹目运动关系降阶简化后,运用最优控制理论,将能量管理纳入考虑中,得出针对高速、机动目标的最优制导律,且可以满足终端碰撞角约束。通过引入分段线性和指数两种形式的阻尼,使得导弹在拦截高速高加速目标时,对目标机动的敏感度随弹目距离变化,从而达到能量管理的目的。通过二维非线性仿真验证了制导律的性能。     

二种快速空气动力预测程序在制导火箭上的应用及对该程序的评定

称作NSWCAP和Missile-DATCOM的两种快速的导弹空气动力学的预测程序巳经用于带制导、由火炮发射的铜头蛇导弹的外形气动计算上。通过与风洞试验和靶场自由飞试验所测得的数据进行比较对这二种程序进行了评估。计算中考虑二种状态的外形:马赫数0.5到1.8发射状态（弹体+尾翼）和马赫数0.3到0.9 5的作机动飞行状态（弹体+弹翼十尾翼）。比较结果表明:阻力系数符合得相当好,但CNα和CMα均显出较大的差异。造成这种差异的主要原因可能是计算中没有考虑弹体上的槽口和体与翼间的缝隙影响。NSWCAP对动导数Cep和（CNq+CMα）所作的预估不合适,而DATCOM程序则没有计算这一部分。然而,就实际计算的程序来说,用DATCOM程序算出的结果要比用NSWCAP程序算出的结果稍微精确一些。这二种程序都缺少有关控制而偏转对气动系数明确影响的预测值。如果这二种程序要能用于制导火箭的预测,则要增添这方面的测算内容。本文指出了这种程序中需要改善的部分。     

估算目标加速度的方法及其在导弹制导律中的应用

引言设计导弹制导律时,通常假设目标不作机动飞行,因此应用一般比例导航法制导导弹可以得到较直的飞行弹道和较小的脱靶距离。如果目标在飞行过程中突然以某种规律机动,则应用一般比例导航法就得不到预期的效果。然而如能测量到目标加速度并用来制导导弹,就可对付这种机动。问题是如何确定目标加速度。国外七十年代后期的研究末制导规律的文献中,给出了有价值的成果。在减小终端脱靶距离的意义上,对比例导航法进行了改进。这种     

一种炮射导弹的制导和控制

使用半主动激光寻的制导的155毫米炮射导弹——称作“铜头蛇”的已被研制用于改善攻击运动的硬点目标的炮射效率。从要满足极高的精度和足以能承受9000g的炮射峰值载荷的要求来研究“铜头蛇”制导和控制方案。适合于重力偏差比例导航的设计思想的折衷考虑通过使用光学耦合陀螺的捷联导引头、气动力尾翼控制和滚动位置控制实现了。使用俯仰/偏航陀螺仅仅是在发射后为导弹确定一个垂直基准。在研制期间所研制的方案曾经过8～12次飞行试验得到了充分的验证。     

防空导弹垂直发射初制导控制

本文针对防空导弹垂直发射方式对控制系统的要求,论述了初制导控制的特点,着重介绍了为解决全方位快速转弯和存在大运动交联和大攻角气动交联所采取的有效措施,经仿真和飞行试验检验,证明具有特色的初制导控制能完成防空导弹垂直发射快速转弯的任务。