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。     

大攻角导弹控制的经典和现代方法比较

比较研究了大攻角导弹的经典和现代控制方法的精度和鲁棒性.基于大攻角非线性弹体动力学模型,根据经典三回路控制系统结构和动态逆双时标极点配置方法分别设计了控制器,研究了两种控制方法的指令跟踪精度和抗弹体气动参数摄动的鲁棒性.结果表明,传统控制方法的鲁棒性和快速性与现代方法基本一致,而现代方法则具有更好的稳态精度.     

反馈线性化导弹末制导自适应控制方法

根据导弹响应快和精度高的基本要求,提出了在导弹变向跟踪接近目标时,用输入-输出的线性化来近似研究导弹的非线性运动控制,重点对导弹制导控制过程中的线性化控制方法进行了研究和数学推导,针对导弹制导设计过程中的非线性控制问题,用消除内反馈和零极点的方法,近似线性化地来研究导弹的非线性运动控制,然后通过自适应控制进一步提高了马赫数和质量在较大范围(35%)内变化时系统的响应精度和稳定性.将该方法应用于导弹跟踪飞行控制,通过计算机仿真,结果比较满意.     

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。     

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。     

高超声速飞行器纵向平面滑翔飞行制导控制方法

针对高超声速飞行器纵向平面内准平衡滑翔制导控制问题,提出一种基于动态面控制和滑模控制的制导与姿态控制系统设计方法。建立高超声速飞行器纵向平面质心和绕质心运动模型,以航程预测-校正控制为出发点得到期望速度倾角并结合飞行器纵向模型中速度倾角、攻角和俯仰角速率间的关系,利用动态面控制方法、终端滑模控制和二阶滑模控制方法完成高超声速飞行器纵向平面内制导与姿控系统设计。基于偏导系数矩阵形式的通用高超声速飞行器气动模型,完成期望攻角和左右升降舵偏角指令的解析计算。通过高超声速飞行器对该制导控制系统设计方法的有效性和鲁棒性进行仿真验证。根据数值仿真结果,系统阐述了高超声速飞行器进入准平衡滑翔飞行前后制导控制系统工作的特点,进而总结了从初始下降段到准平衡滑翔段交班飞行阶段制导控制系统设计需要注意的问题。     

空空导弹控制系统一体化设计方法研究

综述了空空导弹控制系统非线性设计的主要理论和方法,重点介绍了非线性动态逆和反馈线性化方法及其在导弹控制系统设计中的应用,对大攻角空空导弹控制系统一体化设计方法进行了分析和展望。     

时间延迟对电视末制导系统稳定性的影响

为了分析时间延迟对捕控指令电视末制导系统稳定性的影响,建立了武器操作员的人工操控响应模型和数据传输模型,并纳入到导弹控制系统中建立了人在回路的捕控指令末制导模型.在分析武器操作员在捕控指令末制导阶段操作的基础上,进行了人在回路的全数字仿真,根据仿真结果分析了时间延迟对电视末制导系统稳定性的影响.     

正规形法在弹箭非线性运动分析中的应用

非线性气动力对弹箭运动特性具有重要影响,而其复杂性和有效分析工具的缺乏往往制约了弹箭非线性运动理论的发展.为探索正规形方法在弹箭非线性运动分析中的应用,构造了考虑二次非线性阻尼和七次非线性静力矩下攻角方程的正规形,进而求得攻角的通用解析解,通过数值积分验证了其在较大攻角范围内的有效性,该解析解也同样适用于无阻尼角运动和...     

交联耦合对自旋导弹控制系统特性的影响分析

基于小扰动线性化的弹体运动模型,建立了自旋导弹的三回路自动驾驶仪控制模型,得到了复数形式的闭环传递函数。在此基础上,分析了闭环系统的交联特性,结果显示,三回路自动驾驶仪使自旋导弹实现了稳态解耦,且闭环稳态增益不受气动参数变化影响。利用复系数线性多项式稳定性判别方法,研究了自旋导弹的闭环稳定性,分析了交联项对三回路自动驾驶仪稳定裕度的影响情况,得到了系统的闭环稳定条件。     

Guidance Law Design Under Impact Angle Constraint Based on Nussbaum-type Gain Technique

Aiming at the guidance problem under impact angle constraint for homing missile against ground targets,a new adaptive robust nonlinear terminal guidance law was proposed in this paper.According to nonlinear kinetic relationship between the missile and target in vertical plane,a mathematic model was formulated while the motion of target and the system structure perturbation were regarded as limited disturbances.Based on the ideas of zeroing the rate of line-of-sight(LOS)angle and the impact angular tracking error,a nonlinear control strategy was contrived to obtain adaptive robust guidance law by adopting Nussbaum-type gain technique under a desired impact angle.The stability of guidance system in finite time is strictly proven by using Lyapunov stability theory.Finally,the numerical simulation verifies the effectiveness of the proposed scheme.     

逆系统空空导弹控制器设计(英文)

利用非线性控制的逆系统方法,设计了导弹质心运动动力学系统的控制器。该控制器通过对弹道坐标系下导弹的切向过载和法向过载的控制,使导弹在控制系统中的速度、弹道倾角和弹道偏角输出信息渐近跟踪制导指令,以实现空空导弹对攻击目标的打击。仿真结果表明,导弹的质心运动参数以较高的精度快速跟踪制导指令,系统性能良好。     

Analysis on Stability of Coning Motion of Rockets Based on Nutation Theory

A nonlinear mathematic model taking the nutation and precession angles as variables for the coning motion of projectile was established according to a short period moment projection of the spining projectile. By introducing the generalized nutation angle and precession angular speed, the model that is difficult to be resolved can be transformed to a resolvable one. The interrelationship between nutation and precession was analyzed based on the linear model, and the stability condition was obtained for the spinning projectile. For the nonlinear model, the effects of the nutation and precession on the limit circle of the projectile's coning motion were investigated, and the analytical relations between the nutation angle and the precession angular speed in the steady coning motion of the spinning projectile were given.     

具有终端角度约束的H_∞制导律设计

针对导弹对地面运动目标精确攻击时姿态约束的H_∞末制导问题,提出了一种新的具有终端角度约束的制导律.基于二维弹目相对运动学的非线性关系,并将目标机动运动和系统结构摄动作为外部的扰动,建立了垂直平面内弹目相对运动的数学模型.以命中点终端姿态角跟踪误差和控制能量最小为性能指标,同时基于零化弹目视线角速率的思想, 设计得到了非线性H_∞鲁棒制导律.该方法利用Lyapunov稳定理论严格证明了制导系统的全局渐近稳定性,而非求解HJI偏微分方程,同时也避免了对剩余时间的估计.数字仿真表明这种制导律在不需要任何目标运动信息的情况下,仍然保证终端角度和制导精度的要求,具有很强的鲁棒性和适应性.     

基于虚拟飞行仿真的导弹控制系统设计

根据风洞虚拟飞行仿真系统的特点以及试验要求,设计了用于风洞虚拟飞行仿真的模型导弹的俯仰、偏航和滚转通道控制系统。导弹俯仰通道采用了迎角指令控制的三回路闭环控制结构,滚转通道采用了滚转姿态角指令控制的两回路闭环控制结构,而偏航通道采用液压驱动机构来开环控制侧滑角。利用极点配置法设计了俯仰和滚转通道的控制增益。最后通过数字仿真对所设计的控制系统进行了仿真验证。从数字仿真结果可以看出,无论是时域还是频域,所设计的俯仰和滚转通道闭环控制系统均能满足风洞虚拟飞行仿真的要求。     

基于双滑模变结构的旋转靶弹双通道控制

针对旋转靶弹低空飞行姿态难以快速调整以及参数摄动的问题,基于内外环的双滑模变结构方法,设计了旋转靶弹的双通道控制器。基于非线性模型,对靶弹快速变化的攻角和侧滑角以及慢速变化的高度和偏航距离分别设计了一种积分型滑模面,并采用指数趋近律减轻系统的抖振,利用Lyapunov稳定理论证明其稳定性。非线性仿真结果表明,该设计控制方法能快速准确响应控制指令,且在参数摄动时表现出较强的鲁棒性。     

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。     

捷联干涉仪导引头旋转弹体角运动解耦设计

捷联导引头在结构上与弹体固连,由于耦合有弹体角运动信息,从而不能直接得到比例导引所需的制导信号.针对采用相位干涉仪制导的旋转导弹,分析了相位干涉仪的测角机制,探讨了弹体角运动解耦原则.最后,提出了一种采用动力陀螺实现弹体角运动解耦的可行性方法,并易得到比例导引所需要的制导信号.仿真结果表明,该方法可以很好地隔离弹体角运动的影响,去耦效果良好,具有一定的工程可行性.     

临近空间飞行器纵向逆控制系统设计

建立了临近空间飞行器无动力滑翔阶段的纵向运动模型,并应用动态逆方法推导了模型的逆系统.系统相对阶等于绕质心运动模型的系统阶数,实现了绕质心运动模型的线性化.为了克服纵向运动模型的隐动态和参数的不确定性,在内环动态逆控制器的基础上,设计了外环最优调节器.仿真结果表明:飞行器纵向逆控制系统可以准确跟踪俯仰角或攻角指令,并对参数不确定性和外界干扰具有较好的鲁棒性,具有工程适用性.