基于变结构控制的反鱼雷武器导引律

未来战争中,智能鱼雷对水面舰艇的威胁越来越严重。因此,针对鱼雷的硬杀伤武器(ATT)成为国际上研究的热点。根据对ATT武器的导引方式的研究,结合滑模变结构控制理论,推导出一种以航向角为控制律的导引方式。该控制律克服了基于角速率导引方式的缺点,可适用于主动和被动检测,保证了ATT武器在数据率较低且不固定的情况下,仍能够以较高精度命中目标,因而能更好地适应水中导引的特点。当来袭鱼雷存在机动时,利用主动导引方式,也可以获得较好的拦截效果。仿真表明,该导引律鲁棒性强,攻击弹道平滑,对来袭鱼雷有较高的命中精度。     

一种有视线角约束的模糊变系数变结构制导律北大核心

针对有末端视线角约束下拦截高速机动目标的场景,设计了一种模糊变系数变结构制导律。提出了一种自适应变结构制导律,制导律可以根据弹目距离自适应调整趋近滑模面的速度;用饱和函数代替制导律中的开关项,有效消除了系统抖振。仿真表明,拦截高速非机动和高速机动目标,提出的变结构制导律均可以满足视线角约束和脱靶量要求,但需用过载较大。为解决需用过载较大的问题,引入模糊控制方法,设计模糊控制器对变结构制导律中的导引系数进行优化,得到了一种模糊变系数变结构制导律,可以满足视线角约束且有效抑制了系统的需用过载。     

一种基于零控脱靶量的滑模末制导律设计

基于零控脱靶量的思想,提出一种能够有效针对大气层再入目标的滑模末制导律.首先,建立纵向平面内的弹目相对运动方程;然后利用扩张状态观测器对目标机动加速度信息进行估计,并对零控脱靶量算法进行分析,提出了制导律的设计思路;接着利用滑模变结构控制理论进行制导律的推导;最后进行仿真分析,仿真结果证明,所设计的制导律能够很好地对目标弹进行拦截,并且指令的跟踪效果也很好,从而验证了算法的有效性.     

基于变结构的反鱼雷鱼雷双滑模制导律

通过反鱼雷鱼雷(ATT)与目标鱼雷在两个平面内的投影的相对运动方程,推导了处于同一平面的两个投影的视线角变化状态方程,并分别采用变结构控制策略设计控制器,使得同一平面两个投影间的视线角保持恒定,达到ATT精确命中目标的目的。理论推导和仿真结果表明:所设计的双滑模控制器能够保证ATT与目标的视线方位角和视线高低角保持恒定,ATT精确命中目标,且对目标机动和参数测量误差具有强鲁棒性。     

基于微分几何的拦截弹制导律研究?

针对战术导弹的拦截问题,根据质点微分几何运动学在弧长系下及在时域内的关系,将弧长系下的微分几何制导律应用到实际的TBM拦截过程中,得到了空间中时域内的微分几何制导律以及相应的过载指令。根据拦截过程中目标的不同机动方式,采用微分几何制导与比例导引进行了仿真对比与分析,得到了两种导引律下的脱靶量与拦截时间。仿真结果表明,微分几何制导律能够在拦截过程中降低视线角速度并使其趋于稳定,在拦截开始其过载需求较大并逐渐降低至接近0,脱靶量及拦截时间都小于比例导引律,采用微分几何制导律能够在更短时的时间内进行精确拦截。     

基于规定收敛律算法的二阶滑模制导律设计及仿真

制导律指引导弹以近似零脱靶量击中目标需要使用弹目视线角速率信息。对于实际应用中视线角速率难以直接获得的情况下,根据滑模控制理论设计了一种一阶滑模微分器,针对一阶滑模微分器的抖振问题,根据积分滑模理论的思想,基于规定收敛率算法提出了一种二阶滑模微分器,并构造了增广比例导引律和滑模导引律,数值计算结果表明设计的滑模微分器能够准确估计视线角速率,重构的导引律对机动目标具有良好的导引性能。     

滑模变结构导引律在动能拦截器上的应用研究

由于大气层内动能拦截器控制系统具有非连续性、不确定性,为了提高动能拦截器控制系统的抗干扰性和机动性,设计了一种新的滑模变结构导引律.通过末制导弹道仿真,将其应用于动能拦截器末制导导引拦截三维螺旋机动目标,结果表明,滑模变结构导引律具有响应快速,简单易行,有效对付高机动目标等优点,对于KKV拦截三维螺旋机动目标有很好的鲁棒性.     

带落角约束的自适应滑模变结构导引律

针对某些制导武器在精确命中目标的同时还要满足落角约束的要求,基于滑模变结构理论,提出一种带落角约束的自适应滑模变结构导引律。考虑末端弹目视线角速率变化剧烈和变结构抖振现象的问题,选取相对速度偏角作为滑模面,引入落角约束项;将目标机动视为有界干扰,利用Lyapunov理论进行了稳定性分析;采用变开关系数法和饱和函数法相结合的方法,大大削弱了变结构的抖振现象。最后,将该导引律应用于导弹实际模型中进行对比仿真,结果表明所提导引律针对固定目标和机动目标,相比传统方法,都能以更小的脱靶量和落角误差命中目标。     

零控脱靶量有限时间收敛制导律

针对高速机动目标的拦截问题,研究了一种考虑导弹自动驾驶仪动态特性的零控脱靶量有限时间收敛制导律。对导弹-目标三维相对运动几何关系进行解耦,并考虑导弹的自动驾驶仪动态特性,推导了一种新型三维零控脱靶量模型;在此基础上,基于自适应滑模控制理论和有限时间稳定性理论,选取俯仰平面和偏航平面的零控脱靶量为滑模面,设计了零控脱靶量有限时间收敛三维自适应滑模制导律;对该制导律的稳定性和有限时间收敛特性进行了分析和证明。仿真结果表明,与比例制导律相比,所设计的制导律可使导弹的零控脱靶量在有限时间内收敛到零,且具有更高的制导精度。     

潜艇使用机动搜索鱼雷攻击水面舰艇方法

发挥鱼雷航程远,能够根据线导指令按指定搜索策略对位置散布目标实施机动搜索的特点,潜艇利用特殊海洋环境远距离发现目标。在目标方位不连续、不准确的情况下,建立对目标运动要素的概略解算,根据概略目标运动要素,进行鱼雷机动搜索策略规划,对目标距离进行粗判,定下攻击决心,发射并控制导引鱼雷在目标散布区域实施机动搜索。在目标运动要素更新后,可重新规划鱼雷搜索策略,通过导引线发送至鱼雷,鱼雷实施新的机动搜索,提高鱼雷发现目标概率。     

视线角加速度导引律分析及仿真应用研究

针对红外制导导弹拦截大机动目标时制导精度下降的问题,引入视线角加速度导引律,在对其原理进行分析的基础上,利用伴随系统理论对引入视线角加速度导引律后的导弹平稳性和脱靶量进行了仿真分析与验证。仿真结果表明,视线角加速度导引律能有效降低目标机动及入射角偏差所引起的脱靶量,性能良好。     

带末端机动的导弹再入段拦截问题研究

针对带末端具机动的导弹再入段特点,运用空气动力学理论探索导弹再入段拦截问题.首先通过分析,得到来袭导弹弹道轨迹.其次,根据来袭导弹的不同特点,分别设计了含滑动平均的比例导引律迭代算法和变比例导引律迭代算法,得到了在不同算法下的拦截仿真模型.使用Matlab进行模拟仿真研究,与传统比例算法下的拦截效果相比较,该算法不仅在末端不机动条件下,而且在末端带机动甚至复杂机动时,能够更精确地拦截目标,较好地满足了防御作战中的导弹拦截需求.     

大气层外拦截自适应模糊滑模制导律研究

针对大气层外拦截器拦截不确定性机动目标问题设计三维空间末段导引律.将自适应模糊控制与滑模控制相结合,采用自适应模糊系统在线调节滑模控制的切换增益,实现对目标机动的补偿.仿真计算结果表明,提出的自适应模糊滑模制导律制导精度高、鲁棒性强,能够成功实现对目标的拦截,并保证了视线角速率的不发散.     

声纳性能对ATT武器系统效能影响的仿真分析

随着智能鱼雷目标探测及跟踪能力的提高,水面舰艇很难通过改变航向、航速和利用传统武器等手段来摆脱鱼雷的攻击。建立了反鱼雷鱼雷(ATT)迎面拦截方式下的火控模型和拦截效能仿真模型,计算并分析了声纳探测测向、测距、报警作用距离等重点指标对其发现概率的影响。结论表明,在迎面拦截方式下,提高鱼雷目标定位的精度水平均能提高反鱼雷鱼雷的发现概率,但是目标的测向精度对反鱼雷鱼雷拦截效能的影响远大于测距误差,同时提高声纳的报警作用距离不仅可以增大拦截来袭鱼雷的时机区间,对于提高发现概率也有很大的帮助。     

指令制导导弹系统的脱靶量分析

本文阐述了一种估算采用综合比例导引律的指令制导导弹系统最小脱靶量的理论分析方法,揭示了系统参数值对系统性能的影响是拦截距离的函数。并运用伴随理论建立了关于统计脱靶量的解析方法,推导了可实现最小统计脱靶量的系统最优时间常数。可使设计者在各种系统参数、约束条件及拦截条件下将脱靶量降至最小。     

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。     

未知导引律下基于滚动时域控制的规避优化方法

合适的机动规避对于飞机的生存力有着至关重要的影响,在来袭导弹导引律未知的情况下,准确地判断导弹导引律可以更好地进行飞机的机动决策。为此,提出一种方法对导引律未知情况下的规避进行模拟。通过贝叶斯推理得出导引律的概率区间,利用滚动时域控制的方法得到飞机的实时控制量,最终达到规避导弹的目的。     

拦截高速机动目标偏置比例制导律研究

针对制导过程中碰撞角约束问题,提出了一种偏置比例导引律。该导引律采用时变的自适应导航比,兼备了顺轨和逆轨拦截能力,并可拦截高速机动目标和低速机动目标。针对机动目标推导了时变偏置角速率偏差的平面解析解,并且给出了自适应导航比的表达式;将平面制导律向三维扩展,给出了二维加速度与三维总加速度的计算关系,提出了三维期望碰撞角的实现方法。通过与3种导引律对比,验证了所提出导引律在碰撞角误差、脱靶量和控制力等方面均有优势。     

高空拦截的导引规律

本文讨论高空拦截的导引问题。出发点是要使拦截器的有限机动能力得到最有效利用,以保证所要求的拦截精度。我们解决问题的方法是利用予计脱靶量的概念,建立予计脱靶方程,把拦截导引问题转述为终点脱靶量控制问题。应用极小值原理于这个简化的等效问题。直接得出导引规律的解析表达式。这样做的好处是概念明确、数学处理简单。本文讨论了省力、快速两种导引规律在主动段拦截和被动段拦截情况下的导引公式。对文献中很少涉及的拦截时刻的确定进行了讨论,给出在特定条件下导引规律的实时计算公式。所得结果可用于无线电指令制导。稍加变换也可用于自动瞄准末制导。本文最后基于予计脱靶方程对导引规律特性进行了分析。其结果与数字计算结果一致。     

基于滑模变结构的多功能火箭弹末制导律

多功能火箭弹进行二维弹道末端修正时,同时需满足落点多角度约束,采用优化比例导引律存在导引精度低、指令过载大、稳定性差等缺陷。提出了一种基于滑模变结构的多功能火箭弹末制导律,能够满足小脱靶量,预定落角和水平入射角多约束条件。推导了制导律计算公式,给出了稳定性证明。最后通过数学仿真,比较比例制导和基于滑模变结构的末制导律性能差异,证明了提出方法的有效性。