基于连续2阶滑模的带碰撞角约束制导律设计

针对导弹拦截移动目标的要求,将滑模干扰观测器和一种新颖的连续2阶滑模方法相结合,设计了一种满足碰撞角约束的鲁棒性制导律。将目标加速度视为干扰项,基于超扭曲算法设计2阶滑模干扰器对其进行估计;不同于广泛使用的边界层方法,该方法可以在满足控制精度的前提下有效地避免抖振问题。通过使用Lyapunuov稳态标准,给出了该闭环制导系统有限时间内稳定的严格证明。理论分析和数值仿真结果表明,所提出的方法可以满足大范围碰撞角的约束,并能取得较高的目标拦截精度。     

针对机动目标的自适应滑模制导律研究

针对机动目标,推导了自适应滑模制导律,并证明了自适应滑模制导律的有效性和鲁棒性。基于某型导弹对抗机动目标进行仿真计算,仿真结果表明针对机动目标的命中精度很高。     

考虑自动驾驶仪动态特性和攻击角约束的鲁棒末制导律

针对制导弹箭打击机动目标时带攻击角约束的末制导问题,考虑自动驾驶仪动态特性以及目标机动不确定性对制导过程的影响,结合积分滑模与动态面控制方法,设计了一种新型鲁棒末制导律。自动驾驶仪的动态特性以含扰动的2阶动力学模型来表征,目标机动引起的模型不确定性以光滑非线性扰动观测器来估计。滑模面取视线角速率与视线角偏差的组合形式,且引入剩余飞行时间,以使制导弹箭在整个末制导过程中过载性能良好。依据李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统中视线角速率与视线角偏差均最终一致有界任意小。通过数值仿真与弹道成型制导律及非奇异滑模制导律进行了对比,验证了该末制导律的有效性与优越性。     

机动目标拦截含攻击角约束的新型滑模制导律

针对导弹带有攻击角约束的机动目标拦截问题,结合积分滑模和全局滑模控制方法的优点,设计了一种全新的导弹滑模制导律（SMGL）。在纵向平面内建立考虑攻击角约束的弹目相对运动方程。采用一种新的非线性饱和函数来构造积分滑模面中的积分项,提出了一种新型的非线性全局积分滑模控制方法,解决了传统积分滑模控制中系统暂态性能恶化的问题,降低了系统的稳态误差,保证导弹在有限时间内以更理想的攻击角命中目标,同时使导弹在整个拦截过程中具有很强的鲁棒性。采用动态面控制方法设计了考虑攻击角约束和自动驾驶仪动态特性的导弹全局非线性积分SMGL,基于Lyapunov稳定性准则证明了闭环系统所有状态最终一致有界。与传统线性积分SMGL和偏置比例导引律进行仿真对比,仿真结果验证了全局非线性积分SMGL的有效性和优越性。     

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。     

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。     

飞行器鲁棒最优末制导律的二阶滑模设计

针对传统最优末制导律鲁棒性能较弱、对参数摄动及外扰敏感的不足,考虑系统存在滑模控制非匹配性干扰及落角约束条件,提出一种基于二阶滑模的鲁棒最优末制导律设计方案。首先介绍高阶滑模控制的基本原理,然后利用Lyapunov稳定性理论分别就线性滑模面和终端滑模面设计二阶滑模鲁棒最优末制导律。基于Lyapunov的稳定性理论证明及仿真结果均表明了该末制导方案的有效性及鲁棒性。     

滑模变结构制导律的抖振问题研究

滑模变结构制导律是一种强鲁棒性的制导律,对于系统的参数变化和外部的干扰具有理论上的完全鲁棒性。然而,滑模变结构制导律在滑模面上的高频抖振是其在实际应用当中的主要障碍。本文介绍了目前削弱滑模变结构制导律抖振的主要方法。重点介绍了模糊控制、RBF神经网络控制与滑模变结构控制相结合的智能滑模变结构制导律。智能滑模变结构制导律是解决抖振问题的发展方向。     

多约束超螺旋滑模变结构制导律

针对末制导过程中出现的加速度、落点和落角等多约束问题,研究一种多约束2阶超螺旋滑模制导律。将弹目相对运动方程转化为标准2阶系统模型,基于超螺旋(ST)算法设计2阶滑模制导律,使系统能够快速达到收敛,满足对落角的导引精度需要;采用饱和函数代替符号切换函数,消除滑模变结构算法固有的抖振问题;为解决加速度受限问题,设计带辅助系统(AS)的制导律。数字仿真结果表明,所设计的制导律能以期望的攻击角度和落角精确命中目标,与现有的1阶滑模制导律相比,收敛速度更快,制导精度更高。     

带有攻击角约束的机动目标协同拦截制导律

随着来袭目标机动突防方式的不断丰富,现有制导律存在脱靶量较大、毁伤效果有限等问题。针对上述问题,提出了一种考虑攻击角约束的协同拦截制导律。将机动目标引起的视线角速率变化视为扰动,利用扩张状态观测器对扰动进行估计并补偿。结合有限时间一致性理论,设计了从弹沿视线方向的制导律,使其剩余飞行时间在有限时间内收敛至领弹值附近。基于快速终端滑模面,设计了视线法向的制导律,对末端攻击角进行约束。针对多种典型的机动目标进行了仿真试验,验证了所设计的制导律的有效性。     

带终端攻击角度约束的模糊滑模制导律研究

为了提高导弹的作战效能,取得最佳毁伤效果,除了要保证打击精度,也需要根据目标特性确定合适的攻击角度。针对超声速反舰导弹末段对目标实施大角度俯冲攻击的特点,建立了弹目相对运动数学模型,通过分析与推导,将多约束导引问题转化为控制问题,并应用模糊滑模变结构理论设计了纵向通道导引律。在目标静止和目标机动两种情况下开展了质点弹道仿真,仿真结果满足末段脱靶量和落地倾角要求,证明了该导引律的正确性和可行性。     

带末端角约束的机载布撒器最优滑模制导律设计

根据机载布撒器的工作特点，设计了一种满足其作战要求的具有末端角度约束的制导律．并分析了工程实用性。采用基于视线角和视线角速度的最优滑模制导律，能够使得布撒器以合适的俯仰角和弹道倾角到达目标上方的开舱点，并进行抛撒子弹药。仿真结果表明．该制导律能够同时满足布撒器的命中精度和期望角度要求。     

带落角约束的反舰导弹自适应模糊滑模三维导引律设计

为了完成反舰导弹按预定方向打击目标的战术要求,基于三维弹目相对运动模型,将落角要求约束在滑模面上,然后通过模糊系统对非线性模型进行逼近,设计了一种带有落角约束的三维自适应模糊滑模导引,并根据Lyapunov稳定性定理,从理论上证明了制导系统的稳定性。仿真结果表明了本文方法的正确性和有效性。     

带有视场角约束的滑模攻击时间控制制导律

为提高攻击时间控制制导律的鲁棒性和工程适应性,以弹目拦截几何关系为基础,采用滑模技术设计了一种带导引头视场角约束的无奇点攻击时间控制制导律。通过Lyapunov理论证明了该制导律的稳定性和收敛性。理论分析及仿真结果表明：当攻击时间误差变为0 s时,该制导律可演变成纯比例导引律,末端需用过载变化平缓、命中点处为0 g;所设计制导律可有效实现静止目标拦截、多导弹协同攻击等场合的攻击时间控制。     

带落角约束的空地导弹智能滑模末制导律研究

为了提高空地导弹的打击效能,追求最佳的毁伤效果,文中在解耦后的空地导弹目标相对运动模型的基础上,应用基于零化视线角速率的准平行接近原理及滑模变结构控制理论设计了带落角约束的空地导弹滑模末制导律.应用模糊控制理论与RBF神经网络理论,分别对滑模趋近系数与切换项增益系数进行自适应调节.最后,对文中所设计的末制导律进行仿真验证,仿真结果表明该末制导律能够以期望的落角命中目标,具有一定的理论参考价值.     

带角度约束的倾斜转弯飞行器制导律设计

针对倾斜转弯飞行器以给定角度攻击目标的要求,考虑控制回路动态特性对制导的影响,研究了带角度约束的制导律设计方法。以倾侧角和法向过载指令为控制量,建立了含控制回路动态特性的设计模型; 基于该模型和多通道解耦的思想,提出带角度约束的滑模变结构制导律,通过调整趋近律参数消除抖振。理论分析表明:在初始阶段,该制导律较最优制导律对过载的需求小; 通过优化制导律参数,当系统进入滑模面后,飞行器能按最优制导律命中目标。仿真表明,该制导律在满足落点和落角要求的同时,具有对过载需求分配合理、速度损失小的优点。     

考虑视场角约束下的攻击时间控制制导律

为了实现视场角约束下的攻击时间控制,基于导弹-目标相对运动模型,对考虑视场角约束下的攻击时间控制制导问题开展了研究。建立了以攻击时间误差和前置角收敛到0为准则的攻击时间控制模型。在比例导引法的基础上,采用附加偏置控制项的形式,在考虑视场角约束条件下设计了无奇点的攻击时间控制制导律。该制导律具有一定的最优性,攻击时间误差先于前置角收敛到0,制导加速度指令最终也收敛为0。采用Lyapunov稳定性理论,证明了该攻击时间控制制导律的稳定性。仿真结果表明,该制导律能够有效实现视场角约束下的攻击时间控制。