三回路驾驶仪开环穿越频率约束极点配置设计

针对在三回路驾驶仪设计中,希望对开环穿越频率进行约束,以保证设计完成后的系统在考虑驾驶仪各硬件动态特性后仍能满足稳定性要求。在极点配置的计算方法基础上,构造以系统非主导极点为变量,以开环穿越频率为约束的非线性方程,利用方程求解程序求解相应的非主导极点值,进而完成驾驶仪设计。驾驶仪设计实例验证表明,这一方法便捷可行,非常适用于三回路驾驶仪工程设计。

全捷联成像导引头隔离度与寄生回路稳定性研究

针对全捷联成像导引头视线角速度提取中隔离度及其带来的寄生回路稳定性问题,首先建立了考虑惯性测量装置和捷联探测器动力学的视线角速度提取模型并进行了简化。选取传感器动力学、信号处理延时、刻度尺为主要误差源,对由其造成的视线角速度隔离度幅值及相角变化规律进行了分析。进一步通过构建相应对应全捷联导引头隔离度寄生回路模型,计算了寄生回路稳定域并给出允许误差边界。分析结论表明,视线角速度提取过程中存在的以上误差将带来远较平台导引头大的隔离度问题,并导致寄生回路失稳,因此需在信号处理过程中进行修正。

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。

基于导引头地面捕获域的激光制导炸弹射表修正技术

新一代激光制导炸弹普遍采用陀螺稳定式导引头替代原风标式导引头以提高制导精度,为提高导引头捕获概率,针对两种类型导引头工作机理差异,对方案过载飞行段驾驶仪误差带来的弹道偏差及飞行攻角对捕获概率的影响进行了分析。引入导引头地面捕获域的概念,提出一种以名义捕获域中心与目标位置的相对距离差作为射表投弹距离修正的方法,减小了由于干扰导致弹道偏移对导引头捕获的影响。仿真计算表明,使用修正后的射表,可极大地提高导引头捕获概率。

图像制导空地导弹攻顶弹道方案研究

空地制导武器侵彻战斗部为达到最佳毁伤效能,在保证精度的同时,对落角提出了严格的要求。首先基于二次型最优理论推导了满足落点及落角约束的最优制导律。以远程图像制导空地导弹为背景开展攻顶弹道方案研究,针对纯惯导使用条件要求,提出了末导时间tgo算法,同时制导律参数以导引头框架角约束实现自适应。通过仿真计算验证弹道方案的可行性。

基于图像导引头及惯导相对位置信息的弹目距离估计算法

针对远程图像制导空地导弹无GPS信息条件下,惯导长时间工作后位置精度较差,无法满足剩余制导时间计算要求的问题,提出基于图像导引头角量测及导弹相对位置与高度信息弹目相对距离估计算法,并分析了典型误差条件下不同采样计算频率对算法精度的影响,结合弹道特点给出算法具体应用方案及剩余制导时间计算策略.通过仿真计算,验证了算法具有较高的计算精度,有实际工程应用价值.

侵彻制导武器BTT末制导奇异性控制策略

针对侵彻制导武器BTT末制导中滚转指令奇异性问题,采用基于偏导的灵敏度方法,分析了BTT-90逻辑中奇异性产生的机理及主要影响因素;通过对末制导使用的弹道成型制导律无量纲过载分析,结合实际弹道仿真,总结了指令随时间变化规律即奇异性仅存于过载指令过零阶段.以此为基础,提出一种将BTT控制划分为正常控制与奇异性区域,并在奇异性控制区采用滚转指令平滑算法的奇异性控制策略,完成了切换条件设计.仿真结果证明,奇异性控制策略可消除由于制导指令过零带来的滚转角指令跳变现象,且对制导精度影响小.

基于LSTM的落速控制最优制导策略研究

针对高超声速飞行器末端速度控制的需求,在落角约束最优制导律的基础上,对制导律的量纲一过载特性进行分析,证明了通过调节制导参数,能够对飞行末端速度产生影响;进而提出了制导律末速控制的策略,并基于此提出了对气动偏差适应的制导律在线设计方案;采用LSTM深度神经网络,进行了制导律参数在线设计算法的实现;最后进行了弹道仿真,对所设计的制导参数在线设计算法进行验证.仿真结果表明其在保证末端命中精度和落角满足指标要求的前提下,对弹道的末端速度控制能力有显著提升.

BTT控制回路匹配性对制导脱靶量影响研究

针对BTT导弹俯仰及滚转通道驾驶仪不同速度匹配关系对制导回路脱靶量的影响问题,以BTT-90逻辑及比例导引律为基础,通过对控制回路的合理简化及对BTT指令转换和运动学关系的非线性建模,构建了体现BTT控制特性的比例导引制导原理模型.以初始速度指向偏差及目标常值机动分别表征对静止及运动目标攻击条件,分析了在不同末导时间下俯仰-滚转通道快速性及其匹配关系对制导脱靶量的影响.分析结果表明,BTT用于末制导时,俯仰与滚转驾驶仪之间相对更慢的回路决定了整个控制系统等效响应速度;制导回路脱靶量收敛至0的必要条件是末导时间大于10倍控制系统动力学时间常数;提高滚转回路响应速度并使之快于俯仰回路,是保证制导脱靶量的关键;在相同可用加速度和俯仰回路响应速度条件下,仅当滚转通道速度为俯仰的5倍时,BTT制导脱靶量才接近于STT.

空地制导炸弹可攻击区的快速解算方法

提出了一种新型局部精确搜索的解算方法。该方法将传统机载射表与模型解算相结合,进行局部精确搜索,满足对动目标的打击和解算快速性的要求。与传统的攻击区解算方法相比,在保证解算精度的条件下,能够对攻击区进行在线搜索并明显减少解算时间。能够更好地适应现代复杂多变的战场环境。

基于大气预估的再入飞行器机动减速制导方法

针对高超声速再入飞行器精确制导与减速控制一体化的需求,提出一种基于大气预估的再入飞行器机动减速制导方法。基于终端位置及落角约束推导得到制导指令闭合解,在此基础上针对终端速度约束,提出在制导上附加机动减速指令的机动减速制导形式。机动减速制导指令由制导指令和机动减速指令叠加生成,制导指令由包含终端位置及角度约束的最优制导律计算确定;机动减速采用对位置影响最小的正弦指令形式,通过数值预测终端速度偏差确定指令参数大小,并引入参数辨识技术实现预测模型大气偏差修正,提高终端速度预测精度。通过仿真验证了该方法能够在偏差条件下,保证制导精度并有效控制终端飞行速度,实现精确制导与减速控制的一体化设计。

基于大气预估的RLV再入预测制导研究

针对可重复使用飞行器(RLV)多约束再入制导特点,提出一种新的基于大气预估的再入制导方法.针对大气模型的不确定性,通过参数辨识技术确定当前大气参数.在此基础上,考虑可重复使用飞行器过载、动压和驻点热流等过程约束对倾侧角的限制,利用数值预测的方法实时预测RLV的落点确定制导偏差,形成倾侧角控制指令,完成再入轨道的在线设计.仿真结果表明,该方法能够适应多种再入条件,有效减小各种不确定因素的影响,保证再入终端落点的精度要求.

侵彻制导武器终端多约束最优制导律

针对侵彻型制导武器终端多约束制导问题,建立包含一阶弹体动力学的多约束制导模型,采用最优控制方法推导终端多约束制导问题的通解。根据终端约束与罚函数的关系,求解了实际工程中关心的3种最优制导律,并结合当前主流制导控制体制,在小角假设下,将其表述为便于工程实现的形式,即包含弹体动力学的最优比例导引制导律、弹道成型最优制导律和终端多约束最优制导律。理论分析和典型末制导条件仿真表明,后2种制导律可为侵彻制导武器终端位置与角度双约束以及位置、角度与加速度多约束制导问题提供理论基础和工程应用参考。

一种基于解析规划的多约束再入制导算法

提出了一种基于H-V剖面的亚轨道飞行器再入制导方法。将再入轨迹分为初始下降段和过渡段分别进行规划,初始下降段采用常值倾侧角飞行,过渡段则采用四次解析多项式进行描述,满足再入走廊约束和能量管理(TAEM)初始条件的同时提高再入轨迹在线规划速度;通过反馈线性化方法设计自适应控制律跟踪标准剖面,同时根据航向误差走廊确定滚转方向,从而完成纵向和侧向的联合设计。仿真结果表明,该制导方法对初始状态偏差和参数不确定性具有较强的鲁棒性。

SINS/GPS制导弹药导航坐标转换算法研究

首先,以大地测量领域中常用的高斯投影法作为导航坐标系转换基准,并建立了高斯投影算法模型;其次,分析了基于SINS/GPS制导体制的制导弹药常用导航坐标转换算法及其误差;最后,在其基础上提出了一种基于地球模型改进的导航坐标转换算法。仿真结果表明该算法计算量小、可靠性高、转换精度显著高于常用算法,适应于SINS/GPS制导弹药导航坐标转换数学仿真和工程化应用。

激光制导炸弹打击动目标作战方式与仿真研究

研究导弹打击精确制导问题,针对现有激光比例制导炸弹因作战使用方式限制而造成打击运动目标能力差的问题,为提高炸弹打击目标的能力,在不对炸弹本身进行任何改动的前提下,利用基于目标运动跟踪观测和速度估算的作战使用方式,建立包含目标运动特性的动力学仿真模型,提出了根据导引头对目标捕获概率和命中精度的打击运动目标作战使用方式评价标准,采用蒙特卡洛打靶进行系统仿真。仿真结果表明,方法在全包络内对目标的捕获概率和命中精度满足打击运动目标的需求,且简单可靠,为工程实践提供科学依据。

考虑目标机动及修正动力学的最优制导律研究

以实现对机动目标的精确打击为背景,首先基于目标常值指令机动模型,同时考虑目标机动动力学、导弹制导动力学及重力影响,采用Schwartz不等式法推导得到了一种贴近工程应用的改进最优制导律(Improved Optimal Guidance Law),然后对该制导律的加速度指令特性与制导脱靶量进行了分析。仿真结果表明,改进最优制导律的加速度指令在大部分末导时间内都小于其他制导律,在末端攻击时刻其加速度指令接近零值。其制导脱靶量不受目标机动和末导时间的影响,始终保持在零值附近,该制导律对机动目标的攻击具有较好的性能优势。

非圆截面导弹BTT控制奇异性研究

针对目前非圆截面导弹BTT控制常用的反正切函数(arctan)制导指令转换算法易导致滚转角指令出现跳变的现象,建立了BTT控制指令生成与转换模型,借助偏导数和等高线的方法对BTT控制奇异性进行了深入分析,阐明了BTT控制奇异性产生的基本原因,提出了一种通过划分控制区域的奇异性控制策略.结果表明,通过在奇异控制区域采用滚转角指令平滑算法可有效消除BTT控制奇异性的影响,保证了系统的控制精度.最后通过数学仿真验证了控制策略的可行性.

一种采用自适应变终止结点的样条求解最优轨迹的新算法

探讨了采用样条函数求解弹道参数最优问题的优越性,提出了一种自适应变终止结点的样条插值新算法,用此算法对制导航弹的弹道轨迹进行优化,得到了非常接近实际最优轨迹的解,从而证明了此算法的有效性.此新算法的优点在于它可用于求解复杂模型的轨迹最优问题,对解决实际工程优化问题具有实用价值.

误差源对半捷联导引头信息提取精度的影响

针对导引头半捷联稳定平台设计过程中存在的各项误差及其影响问题,首先分别基于空间角度关系及四元素法,建立了半捷联平台角速度及框架角控制模型;进而以角速度指令转换、角速度测量及匹配滤波为主要误差源,分析了对稳定平台控制与角速度信息提取精度的影响机理,并进行了仿真计算。研究结果表明,平台框架角速度测量误差受其它误差源的影响较小,位置传感器微分后的测速误差对视线角速度测量误差的影响较大,半捷联导引头的稳定性能主要取决于校正控制回路的设计和匹配滤波器的设计,而匹配滤波器将决定平台稳定的精度及隔离度水平。