基于相对速度偏角的舰空导弹三维制导律设计

针对舰空导弹拦截掠海飞行目标问题,考虑到目标具有强机动性和导引头对低空海面目标的视线角速度量测噪声,以及末制导在三维空间中进行,在建立空间导弹拦截目标相对运动模型基础上,选择空间导弹和目标的相对速度偏角作为零化目标,设计了一种具有强鲁棒性的基于零化相对速度偏角的空间变结构末制导律,给出了导引指令信息解算模型,仿真结果不仅验证了解算模型的正确性,还表明了在对抗目标大机动和低空目标视线角速度量测噪声等方面,所设计导引律比传统的空间末制导律具有更强的鲁棒性.     

带视线角约束的多导弹有限时间协同制导律

针对多导弹在平面内从各自期望方向同时击中机动目标的问题,提出了一种带视线角约束且能打击机动目标的有限时间协同制导律。基于平面内的导弹-目标相对运动方程建立了考虑视线角约束的多导弹协同制导模型;在视线方向基于多智能体协同控制理论和积分滑模控制理论设计了多导弹分布式有限时间协同制导律,以保证所有导弹打击时刻有限时间趋于一致;在视线法向方向采用非线性干扰观测器对目标加速度在有限时间内进行估计,并基于有限时间滑模控制理论设计了带视线角约束的制导律,以保证导弹击中机动目标且其视线角有限时间内收敛到期望值。通过仿真验证了所设计的协同制导律可使多导弹从各自期望方向同时击中机动目标。     

考虑自动驾驶仪故障的复合全局滑模制导律

为了提高对低空目标的跟踪精度,需将弹目视线角约束在布儒斯特角附近,以降低多径干扰对雷达导引头探测精度的影响。基于全局滑模控制的原理,设计出一种全局滑模制导律。该制导律可确保在跟踪拦截低空目标的过程中,将弹目视线角约束在布儒斯特角附近。该制导律由于使系统省去了趋近滑模面运动的过程,从而使系统具有全程鲁棒性。针对导弹自动驾驶仪执行制导指令时可能发生的故障问题,设计了一种虚拟指令作为故障扰动的补偿,结合所设计的虚拟指令,设计出一种复合全局滑模制导律。仿真结果表明,该复合制导律可大大提高系统的抗干扰性能,维持系统的稳定性。     

反舰导弹的非线性变结构制导律研究

为了对抗敌方远程舰空导弹的拦截,提高突防能力,反舰导弹的飞行弹道应采用大空域变轨弹道.基于虚拟目标的概念,建立了导弹-虚拟目标的空间追逃模型,设计了一种考虑末端落角约束的非线性变结构制导律.先设置不同的空间虚拟目标,然后,利用所设计的制导律引导反舰导弹去追踪虚拟目标,反舰导弹即可实现各种各样的大空域变轨弹道.只要虚拟目标的参数设置合适,导弹在飞行中各项性能指标均能满足要求.弹道仿真表明:所设计的制导律是很有效的.     

箔条云对制导雷达信号衰减效应建模与仿真

为解决箔条弹与舰空导弹协同防空兼容性问题,研究了箔条云对舰空导弹制导雷达信号的衰减效应.从导弹、箔条云、目标、制导雷达之间的位置关系及箔条云对电磁波信号衰减理论出发,建立了箔条云对制导雷达信号衰减目目目效应模型,仿真得到箔条云随时间、空间变化对制导雷达信号的衰减程度.根据这一模型,选择正确的箔条弹发射时机,可以避免其对舰空导弹制导雷达的影响,满足了箔条弹与舰空导弹协同防空作战的兼容性要求,提高了舰艇综合防空作战效能.     

基于脉冲发动机特性的多弹协同制导律设计

针对攻击高速目标的多弹协同制导律设计问题,提出一种基于脉冲发动机工作特性的多弹协同制导律设计方法.首先,求解视线系下的弹-目相对运动方程;其次,在视线方向上采用有限时间一致性理论进行协同制导律设计,视线法向采用滑模变结构控制理论进行视线角度约束制导律设计;然后,对于视线方向上过载指令,考虑脉冲发动机工作特性,将视线系下的连续制导指令转换为离散制导指令,进而实现多弹协同制导;最后,通过数值仿真验证了所设计协同制导律的可行性和有效性.     

红外空空导弹发射后截获制导研究

大离轴角发射和发射后截获是空空导弹重要的战技指标,发射后截获制导律和数据链信息误差是影响导弹截获性能的主要因素。根据红外制导导弹大离轴角发射条件和导引头截获目标对导引头指向与弹目视线方向的关系,设计了攻击机动目标的发射后截获制导律,给出了满足导引头截获条件的制导律参数选择原则,仿真研究了数据链信息误差对发射后截获制导性能的影响。研究表明,设计的发射后截获制导律能够满足导引头对机动目标的截获要求,对发射后截获导弹制导系统设计具有参考价值。     

多高超声速导弹协同末制导律及可行初始位置域研究

针对多高超声速导弹以指定落角对目标进行饱和攻击的问题,提出一种具有攻击角度和攻击时间约束的末制导律,并基于此对导弹的末制导可行初始位置域进行研究。建立三维空间导弹运动模型,分别通过纵向通道和侧向通道制导指令实现落角和攻击时间控制,构成三维协同末制导律。考虑导弹过载和末速约束,采用上述制导律,以导弹末制导初始位置的坐标为设计变量,以实际攻击时间与理想攻击时间差为性能指标函数,建立并求解优化模型,得到导弹一维及二维可行末制导初始位置域。仿真结果表明:该三维协同制导律可使多导弹在同一指定时间以指定落角命中目标; 该位置域求解方法可求得给定约束条件下的各导弹末制导可行位置域。     

驾束制导炮射导弹火炮发射角设计

为了减小驾束制导炮射导弹导入段偏差,使导弹启控时尽量靠近波束中心,必须合理设计火炮发射角。结合驾束制导的主要特点,首先分析了发射角设计的要求;并在一定的假设条件和约束条件下,针对该设计要求,利用导弹质心运动学方程和动力学方程,推导出了驾束制导炮射导弹发射角的计算公式;最后利用某驾束制导炮射导弹弹道模型进行了仿真,仿真结果验证了该计算公式的准确度很高。利用该计算方法所确定的发射角范围能够满足导弹导入段的要求,且计算简便。     

多约束条件下反演滑模制导律设计

为了实现最佳毁伤效应,导弹一般同时要求具有较高的制导精度和与战斗部相匹配的落角.基于导弹末端视线角速度和落角多约束条件,文中结合滑模变结构控制和反演法设计了一种反演滑模制导律.建立了导弹与目标相对运动方程和末端视线角速度及落角多约束下的线性化模型,采用反演滑模设计方法设计了制导律,最后进行了六自由度数字仿真,结果表明该制导律能有效实现期望落角和中靶精度,满足设计要求.     

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。     

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。     

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.     

带末端角度约束的离散滑模制导律设计

为了提高导弹的命中精度,基于平面内弹目运动方程的离散形式,设计了一种带有角度约束的离散滑模制导律;基于李雅普诺夫理论分析了滑模制导的稳定性与可达性条件;然后将该制导律与带有角度约束的离散比例制导律进行比较,结果表明,设计的制导律更满足角度约束条件且具有更小的脱靶量,最后采用蒙特卡洛仿真验证了该制导律的普遍适用性。     

反舰导弹末制导律三维仿真技术研究

在各种反舰导弹总体设计和打击效能评估中,末制导律的建模仿真均为一项非常重要的内容。将导弹、目标的三维运动轨迹解耦成垂直平面和水平面的运动,分别在两个正交平面上实现不同的制导律,经过运动轨迹的合成,实现了三维末制导律的仿真。给出了仿真流程和注意问题,仅通过修改仿真程序中制导律模块,即可进行不同制导律的仿真。运用该模型对比例导引制导律、一种最优制导律和一种落角约束的制导律进行了仿真。仿真结果表明,所建的模型符合实际情况,具有良好的通用性。     

自适应非奇异快速终端二阶滑模制导律

针对打击机动目标带攻击角度约束的末制导问题,提出了一种带攻击角度约束的制导律。基于弹目相对运动模型,将攻击角度约束问题转化为终端视线角约束问题。设计了一种新型非奇异快速终端滑模面,结合改进的超螺旋算法,提出了一种自适应非奇异快速终端二阶滑模制导律。该制导律能够使弹目视线角及其角速率有限时间收敛,并设计了参数自适应律有效补偿未知扰动。通过仿真实验,验证了所提制导律能以期望攻击角度精确命中目标,且与现有制导律相比,收敛速度更快,制导精度更高,能量消耗更少。     

基于扩张状态观测器的攻击角度约束制导律

为满足现代战场对拦截弹特定攻击角度约束的要求,设计了一种自适应滑模制导律。以弹目视线角与视线角速率为状态变量,在二维平面建立了制导模型;采用一种自适应滑模趋近律,设计了具有攻击角约束的制导律;采用扩张状态观测器,对目标机动进行估计补偿,并用于所设计的制导律。进行了仿真分析,结果表明,所设计的制导律能够引导拦截弹以期望的角度命中目标,对于目标的机动具有一定的鲁棒性,能有效实现对目标实行特定角度攻击并基本满足零脱靶量的要求。     

带落角约束的有限时间收敛末制导律研究

针对导弹末制导过程中的终端落角约束的问题,基于滑模控制和有限时间控制理论,设计了一种有限时间收敛末制导律。利用终端滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够有限时间收敛到0的特点,选取终端滑模面,引入落角约束项,采用有限时间稳定性理论对导引律的有限时间收敛特性进行了证明,并给出了收敛时间的数学表达式。将该末制导律与其他2种带落角约束的导引律进行了对比仿真。结果表明,利用该制导律,制导武器能以更高的命中精度和更小的落角偏差命中目标。     

超音速反舰导弹的最优末制导律研究

研究了超音速反舰导弹的末制导问题。利用伪控制变量的概念,建立了简单的描述反舰导弹与目标舰艇相对运动的状态方程。根据最优控制理论,推导了反舰导弹的最优末制导律,保证脱靶量指标和能量消耗均为最小。最后,举例进行了全弹道仿真研究,仿真结果表明了所设计的最优末制导律的有效性。