子拦截弹拦截无人机集群防碰撞制导律

为解决子拦截弹拦截无人机集群过程中可能发生的碰撞问题,本文将虚拟排斥力与纯比例导引律结合,提出一种防碰撞纯比例导引制导律(Collision Avoidance-Pure Proportional Guidance Law,CA-PPN)。首先,提出一种子母导弹拦截无人机集群的作战构想,并分析了其中的子拦截弹制导问题。随后,针对子拦截弹制导中可能发生的碰撞问题,在子拦截弹之间设计了一种用于避碰的人工势场,分析了PPN的特性,在此基础上将人工势场下的虚拟排斥力与PPN结合,并加入视场角与过载约束,提出了CA-PPN。仿真结果表明,CA-PPN能在制导子拦截弹有效拦截目标的同时避免相互之间的碰撞。

基于Lyapunov稳定性的扩展比例导引律研究

利用虚拟目标概念和三维空间追逃模型,提出了一种基于Lyapunov稳定性的扩展比例导引律。该导引律能同时满足脱靶量要求和末端落角要求,保证了大空域变轨弹道的各段弹道平滑衔接。利用该导引律引导反舰导弹实现了各种形式的大空域变轨弹道。采用大空域变轨弹道有利于提高反舰导弹的机动能力和突防能力。仿真结果证明了所提出的基于Lyapunov稳定性的扩展比例导引律是很有效的。

过载控制导弹发射段弹道研究

研究了反舰导弹在机载发射方式和舰载发射方式下的发射段弹道。由于其控制系统采用过载控制技术进行设计 ,导引规律采用虚拟目标比例导引法 ,使导弹的发射方式更加灵活多样 ,而且发射后可以实现大空域机动飞行。因此 ,其适应性、突防能力。

反舰导弹大空域变轨的三维扩展比例导引律

为了使大空域变轨弹道的理论研究更符合反舰导弹的实际运动状态,建立了反舰导弹追踪虚拟目标的三维空间相对运动模型。同时,为了保证反舰导弹大空域变轨弹道的四段弹道平滑过渡,在导引律设计时同时考虑了脱靶量要求和末端落角要求。应用Lyapunov稳定性理论求解出满足要求的三维扩展比例导引律,对大空域变轨弹道的四段弹道设计了相应的过载控制指令,并进行了仿真研究。仿真结果表明:所提出的三维扩展比例导引律可以使反舰导弹顺利完成大空域飞行任务,而且保证了反舰导弹的所有性能指标均满足要求。

多导弹时间协同制导:一种领弹-被领弹策略

首先,假设各枚导弹的速度为相同常值,领弹采用经典比例导引(PNG),被领弹采用经典比例导引和机动控制相结合的方式,推导出采用领弹-被领弹策略的多导弹时间协同控制设计模型,该模型实际上描述的是一个非线性的弹目相对运动状态跟踪控制系统。在此系统中,领弹的弹目距离与导弹前置角作为两个参考状态量,被领弹的弹目距离与导弹前置角作为两个待控制的状态量。针对这一弹目相对运动状态跟踪控制系统,采用时标分离的方法设计了期望的慢子系统和快子系统。对这两个子系统分别进行动态逆控制设计,得到了被领弹的机动控制指令。该机动控制指令用于调整被领弹相对目标的运动状态,来逼近领弹相对目标的运动状态,这就保证了所有的导弹能够同时攻击目标。然后,通过为每枚被领弹引入一个与其速度相同的虚拟领弹,将上述方法推广到各枚导弹速度可为不同常值的情况。仿真结果验证了本文方法的有效性。

基于轨迹成型的攻击角度与时间控制

假定所成型的导弹飞行轨迹由圆弧段和直线段构成,直线段经过目标点且满足导弹末端攻击角度的要求,圆弧段起始于导弹初始位置且与直线段相切于待定的点,该点由指定的导弹攻击时间通过迭代算法得到。给出了可行的攻击时间范围。在轨迹成型的基础上,提出一种新的虚拟目标轨迹跟踪控制方法:在圆弧段提出一种前馈加反馈的复合控制方案,在直线段提出一种带角度控制的比例导引方案。该方法是一种几何方法,易于工程实施。仿真结果表明,该方法可以有效地同时对攻击角度与攻击时间进行控制。

过虚拟交班点的能量最优制导律

针对固定目标的导弹过虚拟交班点制导问题,在希尔伯特空间下,基于最优化理论设计了有无终端落角约束两种情况下的全局能量最优制导律。通过对模型进行线性化,将提出的最优制导模型转化为线性二次型最优控制问题,在此基础上利用零控脱靶量(ZEM)概念对系统模型进行降阶,并推导出解析解。设计的制导律可以使导弹准确经过虚拟交班点,并实现期望终端落角。仿真结果表明,与经典制导律对比,该制导律可以显著减少全局控制能量消耗。