带落角约束的导弹制导控制一体化设计综述

导弹制导控制一体化技术是将制导系统和控制系统综合进行设计,可以充分发挥导弹的整体性能,提高命中精度。为了加强毁伤效果,考虑落角约束是一体化设计中的热点研究问题。针对倾斜转弯导弹,首先,建立了导弹运动模型和弹目相对运动模型,这是一体化研究的基础;随后,对现有研究方法进行分类和归纳;最后,梳理了目前制导控制一体化研究存在的问题以及发展趋势。     

带落角和导引头视角约束的制导律设计

针对导弹实现终端大落角对目标进行攻顶的需求,通过带落角约束的最优制导律来控制终端落角,此过程中可能会出现目标超出导引头视场的现象,所以设计了一种带修正项的制导律。该方法是在最优制导律的基础上引入一个修正项,当导引头视角超出设定阈值时开启修正项,使目标始终处于视场之内;当视角小于阈值时关闭修正项以发挥原制导律的优势。该制导律既保留了原来最优制导律的高落角特性,又有效地处理了导引头视角的问题。仿真结果表明：通过该方法实现带落角和导引头约束的导引是可行的。     

带落角约束的滑模变结构制导律研究

针对某些制导武器命中目标时的落角指标要求,设计了带落角约束的制导律。基于变结构理论和Lyapunov稳定性理论推导了一种末端带落角约束的滑模变结构制导律,并证明了其稳定性;然后,将该制导律和优化的姿态角约束比例导引律进行了数字仿真比较。结果表明,在攻击地面固定目标时,带落角约束的滑模变结构制导律在保证命中目标的同时满足期望的落角,验证了其制导效果。     

带落角约束的均值聚类神经网络滑模制导律研究

为提高电视末制导炮弹对地面目标的命中精度,减小炮弹的落角误差,同时实现以期望落角命中目标,在分析带落角约束滑模制导律特点的基础上,针对RBF(Radial Basis Function)神经网络滑模制导律难以以期望落角命中目标的不足,提出了一种结合均值聚类与RBF神经网络的滑模制导律,使得神经网络在学习过程中能根据炮弹...     

基于RBF的带落角约束的最优滑模导引律设计

根据防空导弹打击目标的作战特点,提出一种基于RBF网络的带终端落角约束的最优滑模变结构导引律。首先应用最优控制理论和变结构控制理论设计基于视线角和视线角速度的最优滑模变结构导引律,然后应用RBF网络对所设计导引律中的变结构项的增益进行调节。仿真结果表明,所提出的导引律不仅能减弱系统抖振,而且能够同时满足命中精度和命中期望角的要求,对目标机动具有很好的鲁棒性。     

带攻击角约束的有限时间收敛滑模制导律

针对导弹带攻击角度约束打击目标问题,提出带攻击角约束的有限时间收敛滑模制导律。首先,建立弹目相对运动关系,基于滑模变结构理论,采用一种快速非线性终端滑模面,选取自适应幂次趋近律,进行制导律设计。其次,利用Lyapunov理论进行制导律的稳定性分析,并对制导律有限时间收敛进行分析,采用饱和函数代替符号函数,减小抖动的影响。最后,将所设计的制导律与带落角约束的偏置比例导引律进行对比。仿真表明,所设计的制导律性能更加优越,具有较强的鲁棒性,达到期望攻击角度的要求。     

导引头隔离度对最优落角制导律制导性能影响研究

针对工程应用中最优落角制导律性能受导引头隔离度影响的问题,基于最优落角制导律（GLTIA）和拓展最优落角制导律（EGLIA）,建立了包含捷联导引头隔离度寄生回路的最优落角制导律系统,研究了捷联导引头隔离度对制导系统稳定性的影响,利用伴随函数法,通过仿真对比分析了捷联导引头隔离度对GLTIA和EGLIA制导精度的影响。仿真结果表明:相比正反馈情况,当捷联导引头隔离度寄生回路为负反馈时,最优落角制导律具有较高的稳定域,系统稳定性会随着隔离度幅值的增大而减小。相比于GLTIA,EGLIA的制导性能更优,但导引头隔离度对其制导性能的影响也更为严重,在实际工程应用中,要保证最优落角制导律有较高的制导性能,EGLIA和GLTIA需将导引头隔离度水平分别控制在2.5%和3.5%以下,以降低寄生回路对制导系统稳定性的影响。     

攻角约束下的二阶滑模控制器的协同制导律设计

针对多弹协同拦截单个机动目标的问题,提出了一种协同制导律能够同时满足攻击时间和攻击角度约束。首先,根据系统动态方程和一致性算法选取了包含飞行时间变量的积分滑模变量,基于此设计了二阶滑模控制器作为导弹在视线方向上的制导律,以保证所有导弹同时拦截目标;然后,基于高阶滑模干扰观测器对视线角方程中的干扰进行估计补偿,设计了导弹在视线法向上的滑模制导律,以满足期望视线角约束和零化视线角速率的要求;另外,基于李雅普诺夫稳定性理论分别证明了制导系统两个子通道的稳定性;最后,仿真验证了所设计协同116制导律的有效性。     

一种电视制导无人机大落角对地攻击末制导律

针对电视制导无人攻击机对地面运动目标进行攻击的问题,提出了一种带落角约束的自适应滑模变结构末制导律.该制导律通过引入基于弹目视线角速度的反馈、弹目视线角与期望落角之差的反馈及变结构项实施控制;通过合理调整三者的比例关系,可以满足制导精度和落角的双重要求.仿真实验结果表明,该制导律对地面运动目标的速率变化具有较强的鲁棒性...     

基于GA的带终端约束的变结构末制导律设计

巡航导弹对目标的杀伤力,除了精度要求(零脱靶量)外,还在于它的落角,尤其是打击纵深的目标时,垂直入射的价值很高.针对巡航导弹落角限制的要求,分别对纵向和侧向两个通道设计出了限制落角的变结构末制导律,可以使导弹在期望的方位以期望的落角打击目标.针对两通道的耦合造成的参数敏感性,采用遗传算法对变结构参数进行了优化,并将其与带终端约束的三维比例导引律进行了比较.仿真结果证明了该制导律在落角和精度方面的优势与有效性.     

基于自抗扰的导弹一体化制导控制设计研究

采用自抗扰控制方法研究了一体化制导控制设计问题。根据导弹俯仰通道动力学模型和弹目相对运动模型,通过简化建立了含建模误差和不确定性的、具有级联形式的一体化状态模型,在此基础上设计了三个彼此相关的自抗扰控制器构成一体化控制。由于自抗扰控制器内涵的扩张状态观测器可在线估计由导弹气动参数摄动、目标机动及建模误差等引起的不确定性,并对不确定性能够进行补偿,因此设计的一体化控制器对未知不确定性具有良好的鲁棒性。仿真结果证明了基于自抗扰控制技术的一体化制导控制的有效性。     

带热流密度限制的推力可控导弹三维制导律

传统三维制导律设计通常将三维空间分成垂直面和水平面分别考虑,容易导致耦合信息的缺失,同时没有考虑导弹红外导引头对导弹头部热流密度的限制和终端速度约束。针对以上问题,基于具有推力可控能力的导弹,在视线旋转坐标系的视线瞬时旋转平面内进行制导律设计。该制导律包含根据运动伪装理论设计的一种新的满足运动伪装条件的视线法方向加速度指令,以及通过变系数加权法综合考虑导引头热流密度限制及终端速度约束的视线方向加速度指令。数值仿真结果表明了存在导引头初始对准误差时,该制导律在满足红外导引头对导弹头部的热流密度限制、终端速度约束以及轴向过载限制下对高速机动目标制导性能良好,视线角速率可控制在3（）/s以下,具有一定的工程应用价值。     

一种落角约束的自适应模糊滑模导引律

考虑末制导中的落角约束和过载约束,提出一种自适应模糊滑模导引律,并采用李雅普诺夫稳定性判据对其稳定性进行了证明。通过将落角与视线角联系起来,从而设计滑模面实现落角约束。通过引入自适应模糊推理系统消除滑模控制中的抖振,提高了导引律的实用性。由于模糊推理具有强大的自学习能力,可在线修正加速度指令,故而对于未知干扰和模型不确定性具有良好的鲁棒性,提高了导引精度。仿真验证了该导引律在不同条件下均能满足过载约束和落角约束。     

红外成像制导导弹分布式协同制导律研究

针对红外成像制导导弹协同攻击问题,基于网络同步原理,考虑导引头视场角、攻击时间协同及攻击角度协同约束条件,提出了一种面向协同探测的分布式协同制导律。建立了包含弹目距离、视线角等在内的弹目相对运动方程,并通过坐标转换将攻击时间及攻击角度协同问题转化为弹目距离及弹目视线角的一致性收敛问题。在一致性问题求解过程中,应用分布式一致性策略计算满足导引头视场角约束的纯比例导引的修正量及切向加速度,从而实现了红外成像制导导弹满足导引头视场角约束的攻击时间协同和攻击角度协同,并给出了制导律成立的充分条件与参数的规范化设计方法。设计的分布式制导律具有满足视场角约束、无中心节点、适应非定常导弹速度、通讯代价小的优点,可以有效适用于红外成像制导导弹进行分布式协同制导。     

基于神经网络的导弹变结构制导律

导弹的打击精度容易受干扰的影响.针对这些未知干扰的存在,利用RBF神经网络具有自学习的能力,并结合变结构控制方法的鲁棒性,提出了一种基于RBF神经网络的滑模变结构控制的导弹制导律.利用RBF神经网络对干扰进行在线估计,克服了未知干扰对制导精度的不利影响,并且分析了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,RBF神经网络能够很好地估计出干扰,所设计的制导律能够不受干扰的影响,从而快速精确地打击到目标,验证了该制导律的有效性和鲁棒性.     

飞行速度可调导弹的自适应滑模制导律

为获得更好的制导性能,利用一类采用流量可调发动机的导弹所增加的飞行速度控制自由度,提出一种修正比例导引+飞行速度控制的双重控制自适应滑模制导律。修正比例导引并以弹道末端过载需求为零进行修正设计,在对其瞬时脱靶量分析的基础上,选取视线角速度和飞行速度控制量等作为滑模面,并进一步采用自适应滑模控制方法,推导了减少脱靶量的速度控制制导律。仿真结果表明,相比于比例导引和采用速度保持的修正比例导引,所设计的自适应滑模制导律的脱靶量更小,弹道更平滑,过载需求也更小,实现了导弹飞行速度的主动控制。     

基于俯冲攻击的导弹先进制导律研究

为了能有效打击各种干扰目标,根据现代战场中各种干扰样式及其干扰途径,本文分析了经典制导律在对付干扰目标时的缺点;根据俯冲能规避干扰目标的方案和先进制导律的优点,分析了先进制导律在对付干扰目标的优点;最终,实现运用先进制导律有效攻击干扰目标的目的.     

带攻击角度约束的机动目标SUAV三维末制导律研究

针对带攻击角度约束的自杀式无人机(Suicide Unmanned Aerial Vehicle,SUAV)对地攻击机动目标问题设计了一种三维末制导律。首先,考虑了SUAV的气动力、发动机推力及阵风的影响,建立了SUAV的三自由度质点模型,在此基础上建立了三维追逃数学模型;其次,基于Lyapunov稳定性定理推导了带有攻击角度约束的三维滑模变结构末制导律;最后,对所设计的导引律进行了仿真。仿真结果表明:带攻击角度约束的三维滑模变结构末制导律能满足攻击角度约束的要求,具有精度高、脱靶量小和抗干扰性强的优点,对自杀式无人机对地攻击末制导律问题的工程应用具有一定意义。     

BTT导弹自适应反演控制律设计与仿真

针对倾斜转弯(BTT)导弹控制中的多变量强耦合问题,研究了一种适用于BTT导弹的反演算法,以实现自动驾驶仪的自适应解耦控制。根据BTT导弹控制的基本特性,建立导弹的非线性控制模型,并将其转化为适合于反演设计的反馈块模型。在此模型上,基于反演的非线性控制系统综合设计方法,加入自适应神经网络逼近系统中存在的不确定性,利用Lyapunov稳定性定理推导了自适应调节律,设计了导弹控制律。通过仿真验证了该设计方法的有效性和可行性,该控制器能够实现控制解耦目的,且对指令信号跟踪效果良好。