红外寻的制导空空导弹变结构比例导引律研究

经典的比例导引律不能满足近距格斗导弹大离轴发射和攻击高机动目标的要求。前人提出了多种解决此问题的制导规律，除需要目标视线角速度信息外，还需相对速度、目标加速度和剩余时间等信息，这在被动红外制导导弹上实现是十分困难的。本文以变结构控制理论为基础，给出一种只需目标视线角速度信息的新型制导律，实现了在目标机动的条件下、有限时间内目标视线角速度的零化，大幅度地改善了制导性能。仿真结果证实了设计方法的正确性。

变结构经典比例导引制导性能对比研究

为了提高导弹制导过程的鲁棒性,往往引入滑膜变结构控制理论来设计制导律。首先建立了弹目相遇问题的数学模型,引入滑膜变结构控制方法,设计了一种基于经典比例导引律的变结构制导律。采用无量纲方法,对比分析了两种制导律的视线角速度、加速度、脱靶量等性能差异;同时,采用消振因子消除变结构制导律中的抖振。考虑制导系统一阶动力学滞后及目标正弦机动,对变结构/经典比例导引的制导性能进行了系统的对比分析。仿真结果显示,相比于经典的比例导引,引入消振因子的变结构制导律可以达到较好的制导效果。

带末端落角约束的变结构导引律

使被动寻的导弹在较低的平飞弹道情况下 ,以较小的俯冲过载和最佳攻击姿态精确命中目标 .采用带落角约束的变结构导引律 ,对弹目距离及距离变化率进行估计 ,克服被动寻的导弹不能测距的约束 ,同时使切换开关增益随时间自适应变化以减小俯冲过载 .利用某型在研被动寻的导弹的气动参数 ,对此变结构导引律进行了数学仿真 ,仿真结果表明 ,在较低的平飞弹道约束条件下及过载要求范围内 ,该导引律能以期望落角命中静止与机动的坦克目标 。

一种改进的自适应滑模变结构导引律

为提高反坦克导弹对空中机动目标的命中精度,使其具备一定的低空防御能力,通过推导纵向平面内末制导段的弹目相对运动简化模型,并以零化弹目视线角速度为出发点,设计了一种改进自适应滑模变结构导引律,同时通过改进开关项系数,综合应用饱和函数,成功削弱了滑模变结构的抖振现象。仿真结果表明,在打击空中机动目标时,设计的导引律具有较高的命中精度,可以合理地分配末制导段导弹的法向过载,证明该文设计的导引律是有效的。

基于变结构控制的前向拦截导引方法

对于来袭的高速大机动弹道导弹特别是洲际弹道导弹,由于其速度很高,应用常规的尾追式或迎击式拦截方式,对拦截弹的速度、机动性、准确性都有更高的要求,所以难度较大,为此产生了一种新型的前向拦截导引方法,设计了一种基于变结构控制的前向拦截导引律,它具有导引精度高、需求过载小等优点,数字仿真验证了所给方法的有效性。

一种变结构导引律及其在垂直命中制导中的应用

基于变结构控制理论 ,提出了一种垂直命中目标的导引律。该导引律在引入理想的视线角基础上 ,所设计的切换函数不仅保证脱靶量为零 ,而且能同时达到垂直命中目标的目的。数字仿真表明 ,该导引律与最优垂直命中导引律相比 ,不仅适用范围广 ,而且具有良好的鲁棒性能。

基于相对速度偏角的变结构导引律

本文研究了一种基于相对速度偏角的导引律。首先在相对运动学的基础上建立了归一化的导弹—目标的运动学模型 ,然后利用变结构控制理论设计了导引律。该导引律简便易行 ,仿真表明了该导引律能快速地消除相对速度偏角 ,实现小的脱靶量。

有限时间收敛变结构导引律

对于拦截机动目标问题,传统方法中基于Lyapunov稳定性理论获得的导引规律,在数学原理上只能保证当时间趋于无穷时视线角速率趋于零。基于非线性控制系统有限时间稳定性理论,提出了制导系统有限时间收敛的充分条件和一种形式简洁的有限时间收敛变结构导引规律。证明了在目标-导弹相对接近速度为常数,而且目标机动条件下,该导引律令视线角速率在末制导结束前收敛到零。最后以某拦截问题为实例对导引律的有限时间收敛性质进行了数学仿真验证。

实现大空域变轨的三维虚拟目标比例导引律

为了实现反舰导弹的大空域变轨,提出了一种三维虚拟目标比例导引律。该导引律利用简单的控制指令就能控制导弹完成复杂的大空域变轨。采用变轨弹道可以提高导弹的机动性,有效地对抗敌方反导武器系统的拦截,提高突防能力。同时,采用变轨弹道可以增大导弹的射程,实现防区外发射,从而有效地提高发射平台的生存能力。最后,通过仿真实例证明所提出的导引律是很有效的。

带落角约束的再入机动弹头的变结构导引律

针对再入机动弹头垂直打击目标的要求,研究了具有末端落角约束的变结构导引律。该导引律包括俯冲平面内的制导方程和转弯平面内的制导方程,通过采用准滑动模态控制削弱抖振的影响。通过数学仿真,分析了四个制导参数对制导效果的影响,探讨了利用遗传算法离线优化制导参数的可行性,检验了最优制导参数的制导效果对不同初始状态偏差的敏感性。仿真结果表明,与最优导引律相比,变结构导引律具有较强的鲁棒性,在干扰影响下仍能保持较高的制导精度。

一种新型滑模变结构导引律的研究

针对导弹拦截问题,在非线性系统滑模变结构控制理论的基础上,提计出一种新型滑模变结构导引律;该导引律将目标机动视为干扰,而且仅利用了目标加速度界限的信息,在拦截过程中不需要精确的测量目标加速度,因此该导引律对目标机动具有较强的鲁棒性;在执行上,只用到了视线角速率,因而实现简单;仿真结果表明,所提出的导引律在脱靶量、拦截时间等方面优于比例导引律。

基于变结构控制理论的航向平面导引规律设计

基于变结构控制理论,针对小型水面机动目标,设计了一种新的导弹航向平面导引律,并对导引律中所需要的目标运动信息给出了估算方法。由于导弹的动态特性对脱靶量有较大影响,为此,本文还研究了导弹动态特性补偿的方法。仿真结果表明,在导弹的动态响应特性较好的情况下,该导引律能提供很高的命中精度;在导弹的动态响应特性很差的情况下,对动态特性补偿后,仍可得到很高的命中精度。

基于布鲁斯特角约束的超低空目标拦截变结构导引律

拦截超低空目标时,地海杂波和多路径效应使雷达导引头测量精度下降,当导弹擦地角在布鲁斯特角附近时,地海杂波反射系数最小,导引头测量精度较高。基于滑模变结构理论,设计满足布鲁斯特角约束的滑模变结构末制导律。仿真表明,设计的新型末制导律能够有效地将导弹视线角控制在布鲁斯特角附近,减小地海杂波和多路径效应的影响,且能保证导弹具有较高的制导精度。

基于变结构控制理论的导弹平滑导引律研究

针对导弹采用变结构导引律攻击机动目标时,容易引起视线角速率的抖动现象,基于变结构控制理论,提出了一种设计简单、具有较好鲁棒性及准确性的平滑导引律.该导引律设计主要通过引入双曲正切函数,消除了攻击导弹的视线倾角增量变化律的抖动现象.通过仿真结果说明:在相同的攻击时间内,对比于比例导引律、变结构导引律,该导引律明显地减小攻击导弹的脱靶量,验证了该导引律的有效性.

拦截机动目标的模糊变结构导引律

为提高末制导段导弹制导系统对目标机动的鲁棒性,基于变结构控制理论设计了一种模糊变结构末导引律。首先,利用变结构控制理论推导了一种变结构末导引律;其次,为削弱变结构末导引律的抖振,增强导引律鲁棒性能,通过多次仿真计算,找到目标不同机动情况下的理想导引律参数,再基于模糊控制理论,根据加速度的估计值调整变结构导引律参数;最后,将所设计的模糊变结构末导引律与传统变结构导引律、比例导引律进行仿真对比,结果表明,模糊变结构导引律对目标机动具有较强鲁棒性。

反舰导弹变系数修正比例导引研究

针对超音速反舰导弹自导段控制的特点 ,对比分析了两种典型的非线性导引规律即反馈线性化(FL GL)导引律和逆向接近导引律的优缺点 ,提出了一种称为变系数修正比例导引的方法。通过对其全弹道仿真结果的分析 ,说明所提出的导引规律是正确的 。

导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制

针对弹体耦合干扰力矩、摩擦力矩及参数扰动对导引头伺服系统跟踪性能的影响,基于输出多采样和区域极点配置技术,研究了导引头伺服系统的输出多采样率变结构控制,给出了确定控制器参数的方法。所设计的控制器能保证闭环系统是有界稳定的,且无需利用系统的状态作为反馈而仅利用输出采样来设计控制器,因而无须伺服机构中安装测速单元,有效节省了机构的体积和重量,有较强的实用性且易于实现。仿真结果表明,所设计的控制器对弹体耦合干扰力矩及系统参数扰动有较强的鲁棒性,且具有较高的跟踪精度,因而在导引头伺服系统这类对体积和质量有严格限制的伺服系统中具有较好的应用前景。

无人机数据链变结构对抗攻击导引方式研究

无人机在快速接敌的过程中,传统的导引方法很容易将无人机导引到敌机的火力攻击范围之内。而且传统比例导引法系数的最优解与目标和载机的距离有关,一旦目标机动或存在干扰,跟踪效果都会变差。为此提出了一种基于数据链的无人机变结构对抗攻击导引方式,并进行仿真研究。仿真结果表明,该方法不仅避免把无人机导引到敌机的火力攻击范围之内,而且减小了无人机所需过载,提高了制导精度、速度和鲁棒性,限制了视线角速度。

一种攻击机动目标的变结构导引律研究

无人机在快速接敌的过程中,传统比例导引法系数的最优解与目标和载机的距离有关,而且一旦目标机动或增加了干扰,跟踪效果都会变差。为了解决这一问题,提出了一种变结构的跟踪方法。仿真结果表明:该方法在未知目标距离的情况下能够快速接敌,且能减小无人机所需过载,提高制导精度和跟踪鲁棒性,限制了视线角速度。

基于模型参考的无抖振离散变结构导引律研究

针对无人机加载数据链使得传统的模拟信号导引律无法直接应用的问题,提出了一种基于模型参考的无抖振离散变结构导引律。该算法利用变结构控制的鲁棒性来保证导引精度,在后方预警机对目标坐标的测量存在误差,或者目标机动等情况下也具有极强的抗干扰能力。并提出了一种无抖振离散变结构控制算法,克服了传统的离散变结构控制算法在进入滑模后出现的抖振现象。通过仿真实验证明提出的无抖振离散变结构控制导引规律能够满足无人机的战术指标要求。