高超声速目标拦截含攻击角约束的协同制导律

针对高超声速目标拦截的制导问题,提出了一种带攻击角约束的协同制导律.在垂直弹目视线方向,由攻击角约束得到期望的终端视线角,利用非线性干扰观测器对模型中的干扰进行估计,结合非奇异终端滑模理论设计视线法向加速度指令,保证了每枚导弹与目标之间的视线角速率收敛到0且视线角收敛到期望的终端视线角;在沿弹目视线方向,基于二阶多智能体一致性算法设计视线方向加速度指令,保证了每枚导弹与目标之间的相对距离在有限时间内到达一致,进而保证各枚导弹同时击中目标.通过对4枚导弹协同拦截高超声速目标的情景进行仿真,验证了所设计制导律的有效性.

基于正切Sigmoid函数的跟踪微分器

通过引入神经网络中的正切Sigmoid激励函数和终端吸引子函数,构造了一种非线性跟踪微分器。采用完备的稳定性理论证明了所设计跟踪微分器的渐近收敛性,并通过扫频测试分析其频域特性,总结出参数整定规则。和之前的文献相比,进一步优化了跟踪微分器的结构,整合了功能重叠的参数使得更易调参。同时,加入了终端吸引子函数降低高频信号引起的颤振使得噪声抑制能力更强。仿真结果表明,所设计的跟踪微分器具备对包含一定噪声干扰的正弦信号的滤波和求导能力,且响应速度快、精度高,具备对方波信号的快速稳定跟踪和广义导数逼近的能力,且具有更强的噪声抑制能力。

应用跟踪微分器的高超声速飞行器的反演控制

针对存在参数摄动和外部干扰等不确定性的高超声速飞行器模型,提出一种基于新型跟踪微分器的鲁棒反演控制方法。利用正切sigmoid函数和终端吸引子函数设计跟踪微分器,通过扫频测试得到了参数整定规则,并进行了对比仿真试验。在此基础上,构造一种非线性干扰观测器对模型的不确定项进行估计,增强了控制器的鲁棒性;并利用所设计的跟踪微分器对虚拟控制量进行滤波处理,解决了传统反演控制的'微分项膨胀'问题。最后,通过仿真校验了所设计控制器的有效性。

基于反演的高超声速飞行器动态面滑模控制

针对高超声速飞行器纵向平面轨迹跟踪问题,提出一种基于反演的动态面滑模控制方法。引入一阶滤波器以避免传统反演控制的"微分项膨胀"问题,利用双曲正切函数的平滑特性以减弱抖振,设计自适应估计律,对干扰项在线估计以增强鲁棒性。仿真结果表明,该方法对高度和速度控制指令具备良好的跟踪性能。

基于虚拟域动态逆的空地反辐射导弹轨迹优化

针对空地反辐射导弹抗雷达关机问题,基于虚拟域动态逆(IDVD)的方法设计了一种轨迹优化算法。基于动态逆的思想,通过虚拟弧长高次拟合导弹轨迹坐标,并将边界条件以及状态变量从时间域转换到虚拟域,在虚拟域中求出边界条件的导数。再根据直接法原理离散导弹轨迹,采用罚函数法处理性能指标,寻优得到最优轨迹。仿真结果表明,该方法能够快速计算生成反辐射导弹轨迹,达到了即使雷达关机,也能准确命中目标的目的。该方法通过虚拟化轨迹长度能够方便地求解边界条件的高阶导数,简化了计算过程,能够快速生成参考弹道,且对参数初值不敏感。

基于干扰观测器的高超声速飞行器Terminal滑模控制

针对高超声速飞行器控制系统纵向平面轨迹跟踪问题,提出了一种基于干扰观测器的终端(Terminal)滑模控制器设计方法。将结构的弹性振动视为刚体动力学系统中的不确定因素,采用Terminal滑模控制方法设计速度和高度控制器。为增强控制器的鲁棒性,设计了一种非线性干扰观测器对模型不确定项进行自适应估计和补偿。仿真实验表明,该控制器对模型不确定性和气动弹性影响具有鲁棒性,能够实现对速度和高度参考输入的稳定跟踪。

高超声速飞行器动态稳定性建模仿真研究

在高超声速飞行器稳定性优化控制的研究中,高超声速飞行器系统建模中存在部分状态量不可精确测量问题。为解决上述问题,提出一种采用高阶滑模微分器的动态稳定性建模方法。在传统建模基础上,根据高超声速飞行器系统原理,利用可准确测量状态量对不可精确测量状态量进行重构,设计了动态稳定性建模方案。引入高阶滑模微分器用于状态重构系统信号的滤波与求导,收敛速度快且估计精度高,保证了所建立动态模型的稳定性和精确性。仿真结果表明,重构的航迹角和攻角响应速度快且稳定性好,重构的俯仰角速度有效抑制了弹性振动干扰,为飞行器稳定性优化设计提供了科学依据。

基于MATD的高超声速飞行器反演控制

针对高超声速飞行器弹性体模型,提出了一种基于改进的反正切跟踪微分器(MATD)的鲁棒反演控制器。将控制系统分为高度和速度子系统,采用反演方法设计虚拟控制量和实际控制量。引入MATD对高阶系统虚拟控制量求导,避免了传统反演方法"微分膨胀"的问题。基于MATD设计干扰观测器,对模型不确定项进行精确估计,增强了控制器的鲁棒性。最后,通过实例仿真验证,该控制器对速度和高度指令具有很好的跟踪效果,且具有较强的鲁棒性。

无人机对地自主攻击方法仿真与研究

针对无人机对地面活动目标攻击效能不高的问题,提出一种基于任务成功率的自主攻击方法。分别建立无人机和机载导弹的数学模型,设计了无人机跟踪轨迹和机动攻击轨迹。采用黄金分割法,解算得到无人机机载导弹的可攻击区。运用马尔科夫理论分析了无人机在对地活动目标的攻击效能,并据此提出了二次投弹的方法。通过仿真验证,改进攻击方法过程设计合理,解决了在末端攻击过程中的火控效率问题,能够满足实际的作战需要。

临近空间目标拦截弹弹道设计与验证

针对临近空间高超声速目标拦截弹弹道方案进行了设计和验证。首先,论述了临近空间高超声速目标拦截弹弹道设计的必要性,以临近空间飞行器高抛-再入-滑翔方案为参考设计弹道,将全弹道分为主动段和滑翔段分段建模;然后,根据主动段、滑翔段分别以射程最远、末端速度最大为性能指标,通过飞行过程分析约束条件,建立弹道优化的最优控制模型;最后,基于Gauss伪谱法对主动段和滑翔段弹道优化问题进行求解。仿真结果表明,所得的弹道轨迹特征与高抛-再入-滑翔弹道方案一致,飞行参数满足约束条件。

反正切有限时间收敛微分器设计

在高超声速飞行器的控制问题中,对微分信号的精确提取至关重要。针对传统跟踪微分器抑制噪声能力有限、参数整定困难、算法复杂的不足,基于反正切函数和终端吸引子函数,设计了一种反正切有限时间收敛微分器(FD)。仿真表明,设计的新型有限时间收敛微分器与传统跟踪微分器相比,构型简单、待设计的参数较少、可提供输入信号的任意阶导数,而且在跟踪精度和滤波能力等方面均具有一定的优势。

高超声速飞行器输入受限反演鲁棒控制

针对执行机构受限条件下高超声速飞行器的控制问题,提出一种鲁棒反演控制设计方法.设计一种新的辅助系统对跟踪误差和控制律进行补偿,保证执行器受限时跟踪误差的有界性.为了避免传统反演方法中虚拟导数计算量膨胀问题,引入滑模微分器对虚拟导数进行求解.为了增强系统的鲁棒性,基于改进反正切跟踪微分器(MATD)设计一种新型干扰观测器,对系统的不确定项进行估计和补偿.最后,通过实例仿真验证了所提出控制器的有效性.

无人作战飞机智能化及其自主攻击研究

通过对无人机智能化研究进展的分析,明确了无人作战飞机自主攻击能力在无人机自主等级划分中的位置。研究了无人机系统的智能化体系结构,并在此基础上分析了其智能化关键技术。通过对无人作战飞机自主攻击过程各个阶段的特征分析,类比人的认知行为模型和信息加工模型,分别从认知工效学和工程心理学出发阐述了无人作战飞机的智能化途径和需要重点解决的问题。指出了无人作战飞机自主攻击智能化的主要发展趋势。

吸气式高超声速飞行器巡航控制综述

飞行控制技术的研究是飞行器研制中的关键环节。针对吸气式高超声速飞行器巡航控制,从控制模型和控制方法两方面介绍了其研究现状。重点介绍了两种典型的控制模型,并从非线性控制、不确定控制以及工程实践三方面对控制律设计方法加以阐述。最后对吸气式高超声速飞行器巡航控制技术未来的发展趋势进行了展望。

高超声速飞行器巡航段导航综述

针对高超声速飞行器巡航段导航问题,介绍了惯性导航、卫星导航和天文导航等三种典型导航方法,并结合高超声速飞行器的特点和特定使用要求分析了导航方法的具体应用。重点对高超声速飞行器巡航段导航中广泛应用的三种组合导航系统进行了阐述并分析了各自的研究现状和最新进展。最后对未来高超声速飞行器巡航段导航的发展进行了展望。

基于虚拟拦截点的预测制导算法设计

针对临近空间拦截弹中制导段大部分所处空域空气稀薄的情景,提出一种基于虚拟拦截点的预测制导直接力修正算法。首先,为提高预报速度,利用弹道拟合法对再入段的滑翔弹道进行快速预报;其次,利用预报弹道的终点和预测拦截点的几何关系得到虚拟拦截点,针对虚拟拦截点解二体Lambert问题以确定变轨需用速度,并依据此速度预报弹道,解算零控脱靶量;最后,经多次预报后得到零控脱靶量最小的虚拟拦截点,以此确定最终变轨需用速度并利用速度增益进行修正。仿真结果表明,与无虚拟拦截点修正的策略相比,针对虚拟拦截点的拦截修正方法有效减少了发动机燃料消耗和零控脱靶量,更好地满足中制导能量约束和精度要求。