防区外投放制导炸弹滑翔段垂直面最优制导

研究了制导炸弹质点非线性运动模型条件下垂直面能量最省最优滑翔问题。为避免采用两点边界值计算带来的复杂性,以协态变量稳态解为基础求得了最优滑翔攻角的近似解析解。最优攻角满足非线性方程,需要采用叠代方法求解。为方便工程应用,给出了简化的最优攻角直接计算方法,并与最大升阻比攻角滑翔控制进行了制导性能比较。仿真结果表明,本文的最优滑翔制导律能够明显改善滑翔末端性能,滑翔末端高度得到较大增加,而速度减少不大。     

一种导弹终端侵彻多约束最优制导方法

针对地面目标精确打击及高效毁伤的需求,提出一种满足终端位置、落角及攻角约束的最优制导方法。利用比例导引项、落角约束项及加速度约束项保证终端命中多种约束条件,并且设计制导阶次实现全程加速度指令的优化分配,保证命中目标时的加速度指令收敛为小量。通过仿真计算验证了该制导方法能够满足精度、落角及攻角等终端约束条件,同时具有更好的加速度指令特性,有利于增强导弹的精确毁伤能力。     

基于神经网络的中制导律

基于神经网络的中制导律适合末段采用寻的制导的复合制导导弹。采用针对固定目标、同时能满足复合制导中制导要求的最优中制导律来提供神经网络的训练样本，通过遗传算法对神经网络的各个权值及各神经元的阈值进行综合寻优，以各时刻导弹及目标的位置坐标作为神经网络输入，经过计算输出相应的中制导指令。仿真结果表明基于神经网络的中制导律不仅能用于攻击固定目标及机动目标，同时能满足复合制导中末交班的各项要求。     

扩展的多约束最优制导律及其特性研究

为满足侵彻攻击空地导弹末端制导要求,解决当前多约束制导律终端攻角控制问题,设计了包含受剩余飞行时间决定的控制量权函数,并引入到最优问题的目标函数中,基于线性二次最优控制理论推导得到一种扩展的多约束最优制导律。利用指令随时间变化解析表达式及伴随系数法,对制导律加速度指令变化规律及无量纲脱靶量特性进行了研究,证明了制导律指令的收敛性,从而为终端攻角控制创造了有利条件。同时,讨论了制导律增益n的设计原则。结合工程应用的需要,分别提出了一种制导初始条件设计方法及最大需用加速度的估计方法,可有效减小导弹末端机动。通过仿真验证了制导律及分析结论的有效性。     

带末端攻击角度约束的三维最优导引律研究

针对导弹对目标实施大角度攻击的作战需求,运用飞行力学和最优控制理论,设计了带终端攻击角度约束的三维空间最优导引律.在设计过程中,将三维空间分成纵向和航向两个导引平面,分别设计两个平面的最优导引律,并在纵向平面上考虑攻击角度约束,使得导弹在命中点的弹道倾角满足约束条件.最后分别针对静止目标和慢速运动目标进行了仿真研究.     

用于复合制导的最优中制导律研究

研究了用于复合制导的最优中制导律，设计最优中制导律是为一满足中，末制导段之间的交班条件，同时又能使中间段的剩余末速达到最大，通过各种仿真研究表明所提出的最优中制导律适合用于远距离制导的复合制导中。     

一种多约束条件下的最优末制导律研究

为了更好地满足现代导弹武器多约束、高精度制导的基本要求,提出一种新的最优末制导律。在综合考虑落角和末端攻角的要求下,用二次型最优控制推导出新的制导律,并给出了零阶无时延系统的表达式,最后运用典型弹道仿真和对比试验验证了该制导律的良好的弹道性能。仿真结果表明：该制导律不但能够满足多约束高精度制导的要求,而且对落角、末端攻角控制和早期弹道修正具有较大的优势。     

基于遗传算法的空地一体化攻击模糊比例导引律

针对空空导弹具有攻击空中目标和地面目标双任务的发展趋势,为满足导弹空地一体化综合作战模式需要,设计了一种适应双任务空空导弹作战需要的攻击导引律。在三维比例导引律的基础上,根据导弹和目标状态信息,利用遗传算法求解最优模糊控制规则;利用模糊控制来控制导引律在空间三轴的比例系数分量,从而建立了一种适应空地一体化攻击模式的导引律;通过仿真实验对空地一体化攻击导引律和传统三维比例导引律进行了对比。仿真结果表明：所设计的导引律能兼顾双任务攻击方式,且在对地面目标打击时具有更大的命中落角,更加适应空地一体化攻击作战模式。     

便携式反坦克导弹弹道成型制导律设计

针对飞行速度快速时变的便携式反坦克导弹制导控制问题,应用最优控制原理,提出了一种考虑导弹速度快速变化的改进弹道成型制导律。采用超前滞后环节进行时变过载自动驾驶仪设计; 基于最优控制理论推导了广义弹道成型制导律和扩展弹道成型制导律,针对便携式导弹速度快速时变的特性,设计了包含时变速度信息的弹道成型制导律,并结合工程实际讨论了参数选择方法; 最后进行了仿真对比和验证。仿真结果表明,该文提出的包含时变速度信息的弹道成型制导律能够满足武器系统的近距击顶作战需求,同时能够满足导弹系统的着角、攻角、框架角、过载等约束。     

多约束下距离加权最优滑模末制导律

为解决多约束下制导炮弹的精确制导问题,采用带有相对距离权函数的最优滑模末制导律,将权函数引入到最优制导律中,通过改变制导炮弹的运动轨迹、运动时间,进而增强制导精度。针对单权函数难以同时满足制导精度与导引头视线角、过载等约束的问题,采用不同权函数的分段加权方法解决加权最优末制导引起的制导问题。结合滑模变结构控制理论,设计分段加权最优滑模末制导律,增强制导系统的抗干扰能力。仿真验证结果表明,该末制导律既能解决过载、导引头视线角、落角等多约束情况下的精确制导问题,同时又具有一定的鲁棒性。     

俯冲攻击制导律设计

对比例导引在俯冲攻击中的应用进行论证和弹道设计,采用最优控制法和逆矩阵法进行末端速度约束俯冲攻击制导律的设计,通过仿真验证和对比分析,结果表明,速度约束法能够大幅度提高落地攻击角度。     

攻击地面机动目标的一种击顶制导策略

针对三维空间导弹和地面机动目标相对运动的非线性模型，将目标运动速度和机动加速度视为有界扰动，设计了一种击顶制导律策略。制导策略分为2部分：第1部分基于弹目视线倾角角速度和偏角角速度反馈，利用非线性系统输入输出线性化方法设计了接近制导律，保证导弹朝向目标运动；第2部分基于弹目视线倾角反馈，利用非线性系统输入输出线性化方法设计了击顶制导律。该制导律在保证弹目视线角速度趋零的同时还可保证视线倾角趋于- 90°，从而实现对目标的垂直打击即击顶。从理论上分析了制导系统的稳定性和精度。数值仿真结果证实该制导律有效。     

带有落角约束的间接Gauss伪谱最优制导律

针对带有落角约束的末制导问题,提出了一种基于极小值原理和Gauss伪谱法的最优制导律。以期望落角方向为坐标轴定义了落角坐标系,并在其中建立了线性化的导引运动关系方程。将控制系统简化为1阶惯性环节,利用极小值原理得到正则方程,然后引入Gauss伪谱法进行离散,将其转化为代数方程,结合边界条件,推导出最优制导律的解析表达式,无需任何积分过程,避免了求解黎卡提微分方程。仿真结果表明,所提出的算法运算量小,计算效率高,同时也能方便地求解出复杂加权矩阵下的最优制导律,能够在满足落角约束的条件下更快地收敛到落角参考线,并且具有更小的末端需用过载。     

一种再入机动弹头最优制导律研究

利用最优控制理论及非线性控制理论中的精确线性化方法．将再入机动弹头方向控制方案设计问题转化为线性系统综合问题．无需作任何简化假设，推导方式更为简单．为再入弹头的机动方式提供了一种新方法．仿真表明推导出的制导律可行。     

有落角约束的电视制导武器导引律设计

电视制导武器上摄像机的视场角比较小,弹体稍有扰动,都会造成目标移出视场以外。因此希望在电视制导过程中,一方面目标视线能够保持稳定,另一方面要有足够大的攻击落角。为了实现这两方面的要求,需要设计专门的导引律。以最优控制理论为基础,把命中落角作为系统的终端约束条件,对目标机动情况下的最优导引律进行推导求解。最后以所求解的导引关系式进行仿真攻击,结果验证了该方法可以较好的抑制视线偏转速度和实现约束落角。     

带末端角度约束的多导弹协同制导律设计

为了实现饱和攻击与饱和防御,提出了一种针对机动目标的多导弹协同制导律。建立了视线坐标系下的弹目相对运动数学模型,设计了三阶扩张状态观测器,对目标机动加速度项和运动方程中的耦合项进行观测与跟踪。在导弹飞行前段,基于滑模变结构理论设计了攻击时间可控的多导弹时间协同制导律; 在导弹攻击末段,基于有限时间控制理论设计了满足终端角度约束的制导律,给出了导引律切换条件。仿真结果表明:该复合导引律能够使多枚导弹在满足攻击末端角度约束的条件下实现攻击时间协同; 该制导律采用完备的空空导弹轨迹控制系统进行仿真,能够满足实际工程应用的要求。     

制导炮弹制导控制系统设计与仿真

针对采用SINS／GPS和末端寻的复合制导的制导炮弹，采用比例导引作为中制导和末制导的导引规律．从动力学方程出发，推导出制导系统的解析表达式．在对制导系统解析表达式各个参数进行分析的基础上，设计出对高度和速度具有自适应能力的制导系统控制参数，所得的结果易于工程实现．为了实现大落角攻击目标，进行了末制导过重补设计．仿真结果表明该制导控制系统性能良好，可以精确的将制导炮弹导引到目标捕获区，实现小脱靶量大落角对目标进行攻击．     

基于扩张状态观测器的反鱼雷鱼雷迎面拦截制导律

基于雷目相对运动方程,把迎面拦截问题描述成具有终端角约束的最优控制问题,针对鱼雷自导头难以测量视线角速率的难题,提出了一种基于扩张状态观测器的目标视线角速率实时在线估计方法,同时估计出目标机动引起的不确定干扰量,并基于线性化的侧向运动方程求解出反鱼雷鱼雷舵角控制指令,从而实现了含有干扰补偿的迎面拦截最优制导律。仿真结果表明,与传统的比例导引律相比,该最优制导律具有很好的迎面拦截效果。     

基于双方最优控制的微分策略制导

为了提高导弹攻击大机动目标的制导能力,文中提出了双边最优的微分策略制导律。并针对数学上难于求解的两点边值问题,创新性的采用了伴随方法进行求解。在导弹和目标均为一阶时间延迟下推导出微分对策制导的公式,通过与扩展比例导引、单边最优制导的仿真比较,考察脱靶量和控制能量两个指标,得出微分策略制导在理论上的先进性。     

一种新型鱼雷非线性变结构导引律设计

鱼雷追踪导引性能的优劣主要取决于导引律的设计。采用球坐标系,建立鱼雷和目标的3D相对运动方程,应用变结构控制理论,设计一种新的鱼雷非线性变结构导引律,并对其收敛性进行验证,在目标进行正弦机动的条件下进行计算机仿真,并与H∞导引律导引性能进行比较。结果表明,在变结构导引律下,鱼雷能在较短时间内追踪到目标,并且目标线方位角和高低角始终保持在初始值附近,抖振较小,法向过载也得到很好的控制,不随鱼雷与目标距离的减小而增大,故该导引律可有效提高鱼雷的追踪导引性能,并具有良好的鲁棒性。