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。     

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。     

攻击主动防御飞行器的微分对策制导律

基于微分对策理论设计了躲避护卫弹的同时攻击飞行器的制导律。根据传统的性能指标推导了该场景的微分对策制导律,并且根据权重系数的取值定义了三种制导律:最优追赶制导律、逃脱-追赶制导律和复合制导律。最优追赶制导律容易被护卫弹拦截,逃脱-追赶制导律容易造成导弹和飞行器的零控脱靶量急剧增大而使得攻击失败,复合制导律很难选择合适的权重系数。针对以上不足,提出了两种改进的制导律,并对该两种制导律的适用情况进行了分析。通过非线性模型仿真,验证了这两种方法的可行性。该两种制导律目的性强,攻击导弹可以躲避护卫弹进而攻击飞行器。     

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.     

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。     

SAR成像末制导交接班问题研究

将SAR成像末制导划分为4个阶段,建立了交接班问题的弹目几何模型,分析了交接班满足的2个条件,即目标被可靠检测和成像斜视角要求;设计了成像交接班转弯弹道,分析了导弹横向机动加速度和预置的成像前置角对交接班耗用时间的影响;采用三维制导律研究了SAR成像到前向打击的交接班,分析了SAR成像时间对总制导时间的影响.仿真结果表明,合理设置成像斜视角,提高聚束SAR成像的检测概率,增大交接班时导弹横向加速度,可有效提高成像交接班成功率;SAR成像时间越长,对目标识别越有利,同时也使末端攻击弹道曲率越大,SAR末制导总的攻击时间越长.     

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。     

主被动雷达协同跟踪制导方法研究

针对导弹主被动雷达协同跟踪制导问题,采取了复合制导的方法,把2种不同制导律复合作为导弹主被动雷达协同跟踪的导引法,并把卡尔曼滤波器估计应用到有目标机动时导弹的末制导。用Matlab进行仿真,对导弹的机动性,弹目遭遇时间进行研究,最后仿真分析表明了复合制导方法的优越性。     

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。     

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。     

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.     

Biased retro-proportional navigation law for interception of high-speed targets with angular constraint

A new guidance law, called biased retro proportional navigation (BRPN), is proposed. The guidance law is designed to intercept high-speed targets with angular constraint, which can be used for ballistic target interception. BRPN guidance law is defined, and the exact time-varying bias for a required impact angle is derived. Furthermore, the simulation results (trajectory, variation of navigation ratio, capture region, etc) are compared with those of biased proportional navigation (BPN), proportional navigation and retro-proportional navigation. The results show that, at the cost of a higher intercept time, BRPN demands lower terminal lateral acceleration and has larger capture region compared to BPN.     

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。     

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.     

空空导弹随机最优导引规律的研究

通过建立导弹目标攻击简化数学模型 ,提出一种随机最优导引规律 ;运用卡尔曼滤波理论 ,引进了机动目标加速度和量测系统的不确定性。通过数字仿真 ,分别和传统比例导引规律、扩展比例导引规律相比较 ,表明了该规律的最优性     

导弹撞击角度与飞行时间两阶段控制制导律

为了实施饱和攻击,需要对撞击角度与飞行时间同时进行控制。通过一种导弹撞击角度与飞行时间两阶段控制制导策略实现导弹撞击角度与飞行时间控制。第一阶段:基于切换滑模思想在纵向通道内对导弹飞行时间进行精确控制,侧向通道制导指令采用传统的纯比例导引律。第二阶段:切换到含重力补偿轨迹调节最优制导律对撞击角度进行精确控制,与显式制导不同,该制导律显式包含重力补偿项。设计数值仿真验证撞击角度与飞行时间两阶段控制制导方法的有效性,仿真结果表明,所给出的撞击角度与飞行时间两阶段控制制导方法能够实现撞击角度与飞行时间的同时控制。     

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。