系统收敛时间和攻击角度控制的滑模导引律

针对打击机动目标带攻击角度约束的导引律设计问题,采用滑模控制理论、任意收敛时间控制方法和干扰观测器,设计了一种攻击角度和收敛时间控制的导引律。根据弹目相对运动关系,将目标机动和建模误差等视为干扰,构建了考虑攻击角度约束的制导系统状态方程。分析了任意收敛时间控制方法在干扰情况下的性能,采用滑模控制和干扰观测器对任意收敛时间控制方法进行改进,提升鲁棒性。将该方法用于滑模面和趋近律设计中,采用干扰观测器对系统扰动进行估计,基于滑模控制理论,结合制导控制系统状态方程,推导出了收敛时间和攻击角度可控的滑模导引律。相比有限时间收敛导引律,该导引律的收敛时间和攻击角度可直接设定,无需根据制导参数计算。设置不同的目标机动方式以及不同的攻击角度和收敛时间,进行了多场景的数值仿真。结果表明,所提导引律能够有效实现攻击角度和收敛时间控制,并精确命中目标,同时相比现有导引律其制导性能更佳。

固定时间收敛的三维制导控制一体化设计

针对终端角度约束、状态约束和控制受限问题,在三维空间内,提出一种固定时间收敛的导弹制导控制一体化设计方法。构建了带终端角度约束的制导控制系统三通道全耦合设计模型,采用固定时间收敛的滑模干扰观测器对一体化设计模型中的未知干扰进行估计和补偿。基于固定时间稳定性理论、终端滑模控制和反演控制方法等对制导控制系统进行一体化设计,并采用二阶指令滤波器对系统状态及控制指令进行约束。对所提方法的固定时间收敛特性进行证明,并给出具体的收敛时间表达式。通过导弹六自由度仿真,验证了所提方法的有效性和优越性。

考虑导弹自动驾驶仪动态特性的新型制导律

针对拦截空中飞行目标需要满足零脱靶量和攻击角约束提高导弹制导性能等问题,首先,利用考虑噪声干扰的扩张状态观测器对目标加速度进行估计,其次,改进一种非奇异终端滑模面,将自动驾驶仪视为理想环节,然后,基于终端滑模控制理论和有限时间收敛理论推导一种滑模制导律,最后,考虑自动驾驶仪二阶动态特性,将得到的滑模制导律结合动态面控制法提出一种新型制导律。分别以不同的攻击角对机动飞行和匀速飞行的目标进行拦截,大量仿真表明,所提制导律具有良好的制导性能,能够保证导弹在零脱靶量击中目标的同时达到期望攻击角。

带攻击角度约束的自适应终端滑模导引律

针对某些导弹在对目标进行打击时需要满足零脱靶量和攻击角度约束的要求,首先基于终端滑模控制和有限时间控制理论,改进了一种快速收敛的非奇异终端滑模函数,用于设计滑模面,结合自适应指数趋近律,提出了一种自适应非奇异终端滑模控制方法,解决了传统终端滑模控制中存在的奇异问题,并使状态变量在有限时间内快速收敛到平衡点。然后将所提方法用于导引律的设计,提出了一种带攻击角度约束的自适应非奇异和有限时间收敛导引律,实现了导弹对脱靶量和攻击角度约束的要求;采用有限时间控制理论对该导引律的收敛特性进行了分析,证明了制导系统状态的全局有限时间快速收敛特性。与传统的非奇异终端滑模导引律相比,本文所提导引律能够在更短的时间内以更小的脱靶量和更高精度的攻击角度对目标实施打击。最后进行了大量的对比仿真实验,仿真结果验证了所提导引律的有效性。

带落角约束的自适应滑模变结构导引律

针对某些制导武器在精确命中目标的同时还要满足落角约束的要求,基于滑模变结构理论,提出一种带落角约束的自适应滑模变结构导引律。考虑末端弹目视线角速率变化剧烈和变结构抖振现象的问题,选取相对速度偏角作为滑模面,引入落角约束项;将目标机动视为有界干扰,利用Lyapunov理论进行了稳定性分析;采用变开关系数法和饱和函数法相结合的方法,大大削弱了变结构的抖振现象。最后,将该导引律应用于导弹实际模型中进行对比仿真,结果表明所提导引律针对固定目标和机动目标,相比传统方法,都能以更小的脱靶量和落角误差命中目标。

基于自适应强跟踪CQKF的目标跟踪算法

针对容积积分卡尔曼滤波(CQKF)受模型不确定性影响较大及需要精确已知噪声统计特性的缺点,提出了一种自适应强跟踪CQKF算法。该算法根据强跟踪滤波原理,引入渐消因子调整状态预测协方差矩阵,强迫残差序列正交,有效抑制了模型不确定性引起的滤波发散。在滤波过程中,利用Sage-Husa时变噪声统计估值器对过程噪声及量测噪声实时估计,提高了算法在未知时变噪声环境下的滤波精度。目标跟踪仿真实验验证了算法的有效性和鲁棒性。

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。

反坦克导弹带落角约束滑模导引律研究

为增大反坦克导弹终端落角,提高战斗部的毁伤效能,基于终端滑模控制理论,及弹目相对运动模型,选取弹目相对速度偏角作为滑模面,同时引入落角约束项,结合快速幂次趋近律,推导出了一种带落角约束的滑模导引律。采用有限时间控制理论对导引律的稳定性和有限时间收敛特性进行了证明。最后基于弹道仿真,将该导引律与带落角约束的偏置比例导引律进行了对比仿真分析,结果表明该导引律能够满足制导精度和末端落角约束的要求,脱靶量更小,落角控制精度更高,鲁棒性更强。

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。

半实物仿真技术的研究现状及发展趋势

随着计算机技术的飞速发展,半实物仿真技术已成为现代工程技术的重要支撑力量,广泛应用于航天、电工、化工、通信,特别是军事等领域方面的工程设计研究,成为现代高技术的代表之一。论文介绍了半实物仿真技术发展现状,并简要分析了其发展趋势。

基于相对速度偏角的带落角约束滑模导引律

为满足导弹的末端落角约束要求,提高毁伤效能,基于有限时间控制和终端滑模控制理论,提出了一种带落角约束的滑模导引律。该导引律选取终端滑模面,包含弹目相对速度偏角和落角约束项,采用快速幂次趋近律,可实现制导系统状态的有限时间收敛,满足命中精度和落角约束的要求。运用有限时间控制理论对该导引律进行了分析,证明了制导系统状态的有限时间收敛特性,并给出了收敛时间的具体表达形式。最后,进行了对比仿真分析,仿真结果验证了该导引律的有效性、鲁棒性和优越性。

一种红外导引头量测误差抑制方法研究

针对自寻的反坦克导弹的红外导引头由于受复杂背景和随机干扰影响测角精度不高的问题,提出了一种惯导信息辅助的无迹卡尔曼滤波方法;利用惯导信息描述导弹自身的运动,基于弹目信息状态变量构建弹且相对运动模型,采用无迹卡尔曼滤波方法实现对导引头量测误差的抑制;该方法实现了导引头量测信息与惯导信息的融合,充分利用信息资源,抑制导引头量测误差,提高了导弹的打击精度,仿真实验证明了该方法的有效性。

考虑攻击角约束和输入饱和的制导控制一体化设计

针对攻击角度约束和执行机构因物理约束导致控制输入饱和的问题,提出了一种带攻击角度约束和输入饱和的制导控制一体化设计方法。建立了带攻击角度约束的制导控制一体化三通道独立设计模型,采用扩张状态观测器估计和补偿模型误差和通道间的耦合关系。在此基础上,采用终端滑模控制和反演控制,对制导控制系统进行一体化设计,并引入Nussbaum函数和一个辅助系统处理输入饱和问题。通过导弹六自由度仿真验证了所提制导控制一体化算法的有效性,制导精度和角度约束精度比现有制导控制一体化算法更高,且制导控制效果更好。

基于ESO的拦截机动目标带攻击角度约束制导律

为满足攻击角度约束的要求,设计了一种考虑导弹自动驾驶仪二阶动态特性的制导律。建立了考虑驾驶仪二阶动态特性的带攻击角度约束项的制导系统模型,采用二阶滑模超螺旋算法对扩张状态观测器进行改进,提出了一种超螺旋扩张状态观测器,对未知目标加速度进行估计,选取一种带攻击角度约束的非奇异快速终端滑模面,结合动态面控制,提出了一种新型制导律。该制导律能使系统状态全局有限时间收敛,补偿驾驶仪动态特性。对比仿真结果表明,所提观测器估计精度高,所提制导律能够实现视线角速率和攻击角度有限时间收敛,且具有更好的制导性能。

基于快速自适应超螺旋算法的制导律

针对地空导弹攻击机动目标的制导律设计问题,提出了一种有限时间稳定的新型二阶滑模制导律。在弹目相对运动模型的基础上,将制导问题转化为一阶系统的控制问题。在超螺旋(ST)算法中引入线性项和一种新的参数自适应律,提出了一种快速自适应超螺旋(FAST)算法,该算法不需要已知系统不确定性的边界且收敛速度较快。利用类二次型Lyapunov函数证明了系统有限时间稳定性,给出了收敛时间估计公式。通过与自适应滑模制导律、ST制导律和光滑二阶滑模制导律的仿真对比,验证了所设计的制导律在保证制导精度的同时,能够在有限时间内提高滑模变量的收敛速度,并且避免了参数选择困难的问题。

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。

Chopthin重采样粒子滤波的目标跟踪算法

针对粒子滤波中传统重采样存在的滤波性能不稳定、有效粒子数波动剧烈、样贫的缺点,提出了一种基于Chopthin重采样粒子滤波的目标跟踪算法。与传统重采样相比,Chopthin重采样产生的粒子权重不相等,粒子相对集中时,对边缘粒子的舍弃力度更小,因此能够改善传统重采样存在的样贫。Chopthin重采样可以在每一个迭代周期进行,不必在有效粒子数低于阈值时才进行,有效粒子数和滤波性能更加稳定。仿真实验表明,在不增加计算量的前提下,所提算法克服了传统重采样的缺点。

多约束条件下导弹制导控制一体化设计

为增大导弹战斗部毁伤效能,同时保证结构安全和飞行稳定性,基于固定时间稳定性理论和反演滑模控制,提出了一种考虑攻击角度约束、状态约束和控制受限的多约束制导控制一体化设计方法。在纵向平面内构建了带攻击角度约束的制导控制一体化设计模型,将目标机动、系统扰动、建模误差等看作未知有界干扰,采用固定时间收敛的滑模干扰观测器估计和补偿干扰。构建了严格固定时间收敛的非奇异终端滑模面,解决攻击角度约束问题。利用二阶指令滤波器约束系统状态和控制指令,构建一种辅助系统补偿滤波器跟踪误差。利用李雅普诺夫稳定性理论,严格证明了闭环系统的固定时间收敛特性。最后,通过对比仿真验证了所提制导控制一体化算法的有效性和优越性。

带落角约束的导引律研究进展

为提高毁伤效能,许多制导武器在完成对目标精确打击时,还需要以一定的落角击中目标。对近几年来带落角约束的导引方法、研究进展及其优缺点进行了研究和总结,并分析了带落角约束导引律的发展趋势。

导弹制导控制系统一体化设计方法研究综述

导弹制导控制系统一体化设计是将导弹制导与控制回路合为一个回路,根据弹目相对运动直接得到控制指令,进一步提高制导控制精度。综述了近年来导弹制导控制系统一体化设计方法的国内外研究进展,对其优缺点进行了研究和总结,并分析了导弹制导控制一体化设计面临的主要问题以及发展趋势。