攻击角约束的任意时间三维制导律设计

针对攻击角约束的机动目标拦截问题,提出了一种任意时间制导律。该制导律的设计采用了任意时间稳定性理论和分段滑模方法,解决了有限时间和固定时间制导律收敛时间难求的问题,实现了视线角误差收敛时间的任意设定。此外,还利用相关稳定性理论,对所设计的制导律进行分析与证明。通过数值仿真验证了任意时间制导律的有效性,并与有限时间和固定时间制导律的仿真结果进行了比较。

基于固定时间一致的攻击时间协同制导律

针对多个导弹攻击机动目标问题,提出一种带有攻击时间约束的固定时间协同制导律。首先,建立平面弹目运动几何模型,分析视线方向导弹加速度与剩余飞行时间之间的关系,基于一阶一致性设计固定时间协同制导律;其次,将目标机动视作有界外界干扰,利用固定时间收敛观测器对其进行估计,并将干扰估计值应用到协同制导律的设计中,以削弱干扰上界引起的抖振;最后,通过数值仿真验证了所设计固定时间协同制导律的有效性。

基于滑模方法的无人直升机有限时间悬停控制

针对无人直升机的位置和姿态控制中存在不确定和外部干扰的悬停问题,提出一种基于滑模方法的有限时间飞行控制策略。首先,对无人直升机的六自由度模型进行分析,将模型分为位置模型和姿态模型两个部分;其次,在悬停状态下对模型做简化处理,根据位置和姿态之间的特点以及控制要求,分别采用非奇异终端滑模和积分滑模设计位置控制器和姿态控制器,并在Lyapunov理论框架下证明系统误差能在有限时间内收敛至平衡点;最后,通过仿真分析表明该控制策略具有良好的控制性能。

带攻击角约束的抗饱和固定时间收敛制导律

针对传统固定时间终端滑模制导方法在末制导中存在的奇异性、收敛速度慢以及加速度受约束问题,提出一种考虑攻击角、加速度约束的快速非奇异固定时间滑模制导律。利用终端滑模方法,构造快速收敛的新型非奇异终端滑模面,保证视线角、视线角速率在满足加速度约束的同时,能够在给定的固定时间内快速收敛至期望值,收敛时间上界独立于系统的初始状态。通过构造趋近律来设计新型固定时间制导律,并利用Lyapunov稳定性理论,对所设计的制导律进行理论分析与证明。最后通过仿真,验证了所设计制导律与其他固定时间收敛制导律相比,具有较快的收敛速度。

基于积分滑模的自适应固定时间协同制导律

针对空空导弹协同攻击高速机动目标问题,提出一种带有攻击时间一致的多弹协同制导律。首先,在纵向平面内建立各导弹与目标交战几何模型,分析视线径向、法向制导律和速度法向加速度之间关系。然后,设计固定时间协同控制律,并利用自适应律和积分滑模算法在视线方向动力学方程基础上建立攻击时间约束的鲁棒协同制导律,保证多枚导弹同时击中机动目标。通过数值仿真可得,协同时间与脱靶量差异分别为0.001 s和0.01 m,最终结果验证了固定时间协同制导律的有效性与合理性。

航天器姿态稳定的自适应有限时间控制

针对刚体航天器姿态控制问题,设计了有限时间状态反馈控制律。考虑存在惯性不确性和外部扰动条件下,采用四元数将姿态系统模型转化为Lagrange模型,并且首次将其以状态空间形式表示。其次,基于齐次性理论来设计标称控制器,在此基础上利用自适应滑模方法抑制总不确定进而使姿态系统能够在有限时间内收敛到原点,并且利用Lyapunov理论对其进行证明。该算法不需要事先获得总不确定的边界,对实际问题具有很好的实用性和有效性。数值仿真对比表明,此方法具有较快的收敛速度、较高的控制精度及较强的鲁棒性。