基于自抗扰技术的高超声速飞行器控制系统设计

高超声速飞行器在飞行过程中超燃冲压发动机对攻角及侧滑角有较严格的要求,为实现对攻角及侧滑角的精确控制,文章采用自抗扰控制技术设计了高超声速飞行器的攻角自动驾驶仪;首先建立高超声速飞行器控制系统的数学模型,然后采用扩张状态观测器对受扰对象的状态和干扰进行观测,并对状态误差采用非线性反馈,对观测的干扰进行补偿,从而实现对干扰的快速抑制和对指令的精确跟踪,最后仿真表明所设计的自动驾驶仪满足性能要求,验证了该方法的正确性。

基于自抗扰技术的红外成像导引头控制器设计

研究导弹的红外精确制导问题。红外成像导引头具有抗干扰能力强、制导精度高、全天时工作以及可进行自动目标识别等特点。由于弹体的姿态扰动会造成红外成像导引头成像模糊,为隔离弹体姿态扰动对成像的影响,加强稳定性控制,提出采用自抗扰控制技术设计红外成像导引头稳定回路控制器。首先,在完成红外成像导引头稳定回路数学建模的基础上,采用扩张状态观测器对受扰后对象的状态和干扰进行估计。然后,采用非线性状态反馈,并对估计的干扰进行补偿,从而实现对指令的精确跟踪,并通过红外成像导引头稳定回路的仿真证明了所设计的自抗扰控制器具有很强的隔离姿态扰动的能力,表明设计方法有效性。

直接力/气动力复合控制系统鲁棒稳定性分析

针对直接力控制的脉冲发动机非线性量化特性和喷流因子的不确定性,结合直接力/气动力双反馈复合控制方案,为了导弹飞行高速稳定性设计,提出了圆判据的鲁棒稳定性分析方法。首先建立了直接力/气动力复合控制系统数学模型,在完成复合控制系统设计的基础上,采用圆判据稳定性分析特点把非线性复合控制系统简化成一个非线性环节和一个线性环节的典型闭环结构形式,并根据圆判据的结论分析了脉冲发动机喷流因子不确定性和非线性量化特性对导弹自动驾驶仪稳定性影响。最后仿真结果验证了方法的正确性。

隐身技术在飞行器上的应用

说明了外形隐身、材料隐身、有源隐身和等离子体隐身的隐身技术和隐身原理,阐述了国内外在以上隐身技术中的主要研究成果,归纳了隐身技术在飞行器上的具体实现方法,为隐身技术的研究提供参考。

垂直发射反坦克导弹直接力控制快速转弯技术研究

某反坦克导弹采用垂直弹射方式实现全方位快速攻击目标,使用直接力控制实现快速转弯,文中针对快速转弯问题创新性地给出了一种方法。首先对垂直发射导弹脉冲发动机的布局和建模方法进行了介绍,然后创新性地推导了快速转弯控制偏差的计算方法,并详细给出了脉冲发动机的点火策略,最后通过数学仿真验证了直接力控制快速转弯方法的可行性。

制导刚度受限时不同结构驾驶仪对制导精度的影响分析

为有效提高比例导引制导反坦克导弹近射程作战能力,需研究制导刚度受限时,不同结构自动驾驶仪对制导精度的影响。首先对反坦克导弹比例导引制导系统形式进行了阐述;然后给出常用的自动驾驶仪,并对不同自动驾驶仪的动态性能进行对比分析;最后分析对应的线性比例导引制导系统模型,得出在制导刚度受限条件下,阻尼回路自动驾驶仪对应制导系统制导精度最高。

防空导弹红外成像制导引信一体化应用研究

关于红外成像制导引信一体化技术已经有了一些理论研究,但对如何在工程上应用还没有结论。文中首先对红外成像引信和红外成像导引头的功能和组成进行了阐述,在此基础上对红外成像GIF进行了设计;然后推导给出了引战配合起爆控制算法;最后对起爆控制算法的实现进行了研究。

基于MGEKF的反辐射无人机末制导律设计

针对反辐射无人机攻击空中机动目标的特点,提出了一种利用MGEKF滤波算法估计无人机-目标接近速度信息的变结构导引律;该导引律利用变结构控制的干扰不变性特性,将目标机动看成是未知的有界干扰,实现了目标有界机动条件下视线角速度的零化;同时针对无人机和目标的接近速度信息不能直接测量的特点,对典型的目标运动模式进行运动状态估计;最后在无人机非线性六自由度仿真模型上仿真证明,其末制导精度优于传统广义比例导引律,且具有较好的工程应用前景。

落点预测制导律的旋转稳定弹修正控制

为提高旋转稳定炮弹制导精度,针对一类采用固定翼控制的双旋结构旋转稳定弹建立了七自由度运动方程,利用四自由度(4D)质点弹道模型设计了落点预测制导律,将该制导律用于旋转稳定弹修正控制,建立了Matlab/Simulink弹道模型并进行了数字仿真验证.仿真结果表明:采用落点预测制导律,旋转稳定弹圆概率误差(CEP)由235m减小到20m,落点精度明显提高,该修正控制方法有效.

红外成像半捷联导引头光轴稳定方法研究

红外成像半捷联导引头去掉了稳定平台上的速率陀螺,满足了减小体积和降低成本的要求,但失去了直接测量平台惯性角速度的能力;为实现半捷联平台稳定,文章采用了角速度补偿法,使用惯导测量的弹体角速度与框架角速度合成得到光轴的惯性视线角速度,为减小伺服系统中非线性因素和模型不确定性带来的干扰影响,文章采用自抗扰控制技术设计了稳定回路的控制器;最后在设定的仿真条件下进行仿真,半捷联导引头稳定回路的隔离度始终小于4%,证明文章提出的光轴稳定方法可以较好地隔离弹体的姿态扰动。

垂直发射弹药脉冲发动机转弯控制方法

垂直发射弹药在初始飞行段速度较低而经常利用侧向脉冲发动机产生直接力控制弹体转弯。为解决初始扰动较大情况下如何控制弹体快速精确转向指定方位的难题,文中以某垂直发射弹药为背景,定义了一种角速率投影相等的新弹体坐标系,再将目标空间方位投影到新定义的弹体坐标系,最后根据误差角投影大小,利用逻辑运算得到脉冲发动机点火指令。仿真结果表明,文中所述转弯控制方法的控制效果良好。

多弹协同最优制导律研究

为了提高导弹突防及精确打击能力,针对攻击时间约束和攻击角度约束以及控制能量消耗最少的性能指标要求,提出一种多弹协同最优制导律。选取一枚导弹作为领弹,其余导弹为从弹,估计领弹剩余飞行时间,并将估计值传送给从弹,作为从弹的攻击时间约束;从弹根据攻击时间约束、理想的攻击角度约束,以及控制能量最省的指标要求,应用最优控制原理解算出最优飞行轨迹;应用设计好的最优轨迹控制各从弹飞向目标。通过matlab中的simulink进行了仿真,结果证明,所有导弹都能精确地按照给定的攻击时间和攻击角度击中目标。

弹道修正弹的指数趋近律姿态控制

为提高弹道修正弹姿态控制精度,提出了一类固定翼/可动翼组合的双旋弹道修正弹工作原理,建立了滚转通道状态空间模型,基于指数趋近律的变结构控制理论,设计了双旋弹道修正弹滚转姿态控制器.利用Simulink软件进行数字仿真.仿真结果表明:在大动压和小动压条件下分别跟踪阶跃信号,弹道修正弹姿态调整时间均小于0.5s,该姿态控制方法有效.

一种自适应多攻击角约束末制导方法

针对四代火力打击体系对导弹在终端以特定纵、侧向攻击角命中目标以发挥最大毁伤效能的需求,研究了一种实现终端位置及纵、侧向多攻击角约束的自适应非线性末制导方法。建立弹道坐标系中的三自由度运动模型,给出了比例导引形式下可实现期望约束的导引系数选取原则及计算模型,并设计了导弹纵、侧向协同末制导逻辑,最后考虑到非理想跟踪等不确定因素,推导给出了可提高终端攻击角精确性的纵、侧向导引系数闭环非线性自适应方法。多初始状态标称仿真及不确定性蒙特卡洛仿真结果表明,所提出末制导方法在命中目标的前提下可有效实现终端纵、侧向多攻击角约束。