考虑探测效能的空空导弹分布式协同中制导律

本文以多枚空空导弹逆轨拦截高速运动目标为背景,提出了一种以协同探测为终端约束的分布式协同中制导律.通过对误差源和误差传递链路进行分析,建立了中末交班概率计算模型,基于虚拟导引点研究了协同视场拼接方法.在视线法向,针对位置协同和角度协同等约束条件,设计了基于高斯伪谱法的最优制导律.在视线方向,基于二阶多智能体一致性理论,设计了分布式时间协同制导律,构造李雅普诺夫泛函证明了该方法可使系统在有限时间达到稳定,并推导出了一致性时间上界.仿真结果表明该制导律可使多弹以各自期望的视线角同时到达指定交班区域,实现视场拼接、协同探测的需求,有效提高了中末交班概率.

基于有限时间一致的靶机协同中制导律设计

针对多靶机集群供靶的协同中制导问题,设计了一种带视线角约束的有限时间协同中制导律。建立靶机-目标的相对运动方程及考虑视线角约束的多靶机协同制导模型。对视线方向及法向分别设计了相应协同制导律。在视线方向基于多智能体一致性理论设计了固定时间协同制导律,通过引入速度维度确保各靶机能够同时到达;基于有限时间可变系数滑模控制方法设计了视线法向上的角度约束制导律,使各靶机视线角能在有限时间收敛至期望值且在接近终点时有一定机动能力,并通过Lyapunov稳定性理论证明系统的收敛性。仿真结果表明,所设计的协同中制导律可使各靶机以较小的脱靶量同时到达虚拟目标且满足视线角约束,验证了其有效性。

视线角约束自适应滑模中制导律

基于导弹和目标相对运动方程,设计了视线角约束自适应滑模中制导律。应用Lyapunov稳定性理论证明了该制导律能使制导系统在有限时间内收敛至滑动模态面;当制导系统进入滑动模态面后,基于积分理论证明了中末制导交班时刻视线角能够收敛至期望值且视线角速率可以收敛至零附近。进一步将该制导律扩展到三维空间的拦截问题。最后,针对拦截正弦机动目标进行了仿真。结果表明:设计的制导律鲁棒性强,引起的交班误差小。

一种快速爬升和快速下降的奇异摄动最优中制导律设计

利用非线性奇异摄动系统2点约束最优问题的结论,在分析导弹质心运动方程两时间尺度特性的基础上,提出了一种计算量较小、较简单的奇异摄动最优中制导律,并对此制导律进行进一步修正,得到一种快速爬升和快速下降的奇异摄动最优中制导律。将此制导规律用于高超音速巡航导弹上,进行了三维弹道仿真,取得了满意结果,证明高超音速巡航导弹应用此改进的奇异摄动最优中制导律是可行的、可靠的。

多约束条件下的最优中制导律设计

考虑到三维空间目标-导弹相对运动方程的非线性特性以及中制导段的多约束条件,采用Gauss伪谱法设计了一种多约束条件下的最优中制导律,同时考虑了导弹自动驾驶仪的二阶动态特性。考虑的约束条件包括:交班距离、视线角、视线角速率以及过载指令。性能指标为剩余飞行时间n次方的倒数乘以控制输入的平方的积分。研究结果表明,在性能指标中引入时变权重系数时,虽然消耗的燃料有所增加,但是导弹在满足交班约束条件的同时过载指令能够收敛至零,利于中末制导的顺利交接。

带多约束条件的次最优中制导律设计

针对使用捷联式导引头的制导弹药,设计了次最优中制导律,以满足卫星制导与激光制导两种模式的交接要求。由于涉及到时变系统的解析求解,一般情况下,带多约束条件最优制导律的设计非常困难。利用以下的方法来解决这一问题:首先根据最优控制理论确定次最优中制导律的结构框架,然后根据该框架反向推导出变参数的合理常数替代值。利用设计的次最优中制导律,在交接段,导引头量测视线偏差角远小于视场角,并考虑了控制能量和落地时脱靶量等方面的约束要求,具有非常简单的形式,仅较比例导引律多出一项,减少了制导指令计算对弹载计算资源的占用。

一种奇异摄动最优中制导律在高超音速巡航导弹中的应用

利用非线性奇异摄动系统两点约束最优问题的结论,在分析导弹质心运动方程两时间尺度特性的基础上,引用了一种闭环形式的奇异摄动最优中制导律的设计方法,详细分析了它的工程可实现性,最后将此方法应用于高超音速巡航导弹上,进行了三维弹道仿真,取得了良好的结果。在中制导结束时,能够保证导弹可靠地截获目标,顺利进入末制导段,证明了高超音速巡航导弹应用这种奇异摄动最优中制导律是可行的,可靠的。

一种交班时刻性能最优的中制导律设计与仿真

在最优预测中制导律的基础上,提出预测交班点的概念,设计一种使导弹在中末制导交班时刻性能最优的中制导律。新的中制导律保证在中末制导交班点处,导弹中制导段末速度最大,导弹与目标的相对几何关系达到最佳。这样在末制导开始时刻,导弹的初始条件处于最优状态,有利于提高导弹在末制导段的拦截能力,减小脱靶量,提高拦截精度。数字仿真的结果表明,所提出的中制导律能够达到的设计要求的性能指标,与最优预测中制导律相比较,在交班段航向误差较小,能够有效地减小最终的脱靶量,提高制导精度。

一种简单的中远程空-空导弹中制导律研究

基于奇异摄动方法，提出了中远程空－空导弹由爬升段控制、巡航段控制和交接段最小能量控制３部分构成的次优中制导律。根据工程实际要求，给出了简单的、易于实现的中制导律执行算法。结果表明，该制导律较好地满足了中制导段的要求。

用于复合制导的变结构中制导律研究

针对复合制导中的中末交班问题,应用变结构控制理论,设计了一种中制导律。该制导律能够零化速度前置角,所需法向过载小,能够很好的满足交班条件;不需要进行拦截点的预测;对于目标机动具有较强的鲁棒性;所需制导信息少,易于工程实现。仿真结果证明了所设计的制导律能够适用于远距离制导的复合制导中。

一种拦截机动目标的最优中制导律设计

针对拦截大机动目标的中制导问题,设计了一种最优中制导律.建立了弹目相对运动学模型,以控制能量最小和中末制导交班时刻的速度前置角最小为性能指标,利用伪控制变量方法推导了最优制导律,并给出了一种剩余飞行时间的估计方法.仿真结果表明,所设计的制导律在目标作大机动飞行的情况下,能够有效减小制导指令且使中末制导交班时刻的速度前置角接近于0.

大气层外拦截弹中段耗尽关机制导律

针对采用燃料耗尽方式关机且具有持续定常推力的大气层外拦截弹设计了中段制导律。假设拦截弹在关机后的无控滑行段中与目标相对距离不大,拦截弹与目标的引力加速度差近似为零,则拦截弹中制导的终端约束条件为视线转率为零。根据终端约束推导了推力定向解析表达式,分析了推力定向计算过程中存在的问题,并做了相应的改进。仿真表明,这种制导律具有计算简单、计算无奇异的特点,且在拦截近程弹道导弹时精度较高且鲁棒性好。

基于预测落点导引律的制导炸弹中制导律设计

关于炸弹精确制导优化控制问题,是根据精确制导炸弹的飞行特点,要求精确打击目标。为了修正运动中的偏差,设计了制导炸弹的中制导规律,以实现对目标的精确打击的控制系统,提出了以预测落点作为反馈控制量的预测落点导引律,将制导炸弹有效导引向目标的任务,且保证落点脱靶量小。为提高制导律性能,进一步设计了比例微分积分形式的修正预测落点导引律,并进行了六自由度仿真及打靶试验。仿真结果表明,修正预测落点导引律生成的制导参数变化平稳、分布合理,可使制导炸弹保持很好的弹道性能,从而保证对目标实施精确打击,为精确制导设计提供了依据。

一种基于神经网络的最优中制导律

对于中远程导弹中制导段 ,提出了一种基于神经网络的最优中制导律 ,这种制导规律通过离线学习 ,能够在线实时工作 .研究和仿真分析表明这种基于神经网络的最优中制导律与其他末制导律配合 。

基于Gauss伪谱法的空空导弹最优中制导律设计

研究Gauss伪谱法在空空导弹最优中制导律设计中的应用。建立空空导弹中制导律设计问题最优控制模型,首次提出采用Gauss伪谱法求解最优中制导律设计问题的思路,详细阐述了求解流程,通过仿真算例验证了求解方法的有效性,并同比例导引、打靶法等传统方法进行了对比。仿真结果表明,综合考虑性能指标、计算精度、计算效率等因素,Gauss伪谱法具有明显优势,Gauss伪谱法求解结果和求解效率与配点个数密切相关。研究结果为空空导弹中制导律设计提供理论参考。

空空导弹中制导律的适用性研究

对三种典型中制导律攻击多种目标的适用性进行了研究。首先,将空空导弹所攻击的目标按照运动特性进行了分类;然后,对比例导引、奇异摄动和弹道形成三种典型中制导律的性能及适用性进行了深入分析,并进行了仿真验证。仿真结果表明:比例导引规律能量消耗大、速度低,但指向误差小;奇异摄动方法消耗小、速度快,但指向误差大,适用于攻击按照固定轨迹飞行的目标;弹道形成方法在能量和速度方面的性能介于两者之间,指向误差小,适用于攻击可以进行机动规避导弹攻击的目标。

带落角约束的反舰导弹变结构中制导律研究

基于虚拟目标的概念，提出了一种带落角约束的变结构中制导律。反舰导弹从各种不同的高度进行发射，在该中制导律的控制下均能成功地实现大空域变轨弹道。在大空域飞行中，反舰导弹的法向过载也比较。最后进行了大空域变轨弹道的仿真，仿真结果证明了所提出的变结构中制导律的有效性。

远距空空导弹最优中制导律研究

远距空空导弹一般采用冲压发动机作为巡航段的动力装置,因此在进行远距空空导弹中制导律研究时必须充分考虑冲压发动机的特性.本文以使用冲压发动机的远距空空导弹为应用背景,首次提出利用动态规划方法研究导弹的最优中制导律,给出的计算实例证实了提出方法的正确性.

一种新型六自由度BP神经网络最优中制导规律研究

对于六自由度中远程导弹制导系统，提出了一种新型的基于BP神经网络最优中制导律，这种制导规律能在中制导时只使用导弹数据而不使用目标数据，这样可以使神经网络的结构减小，计算速度提高。研究和仿真分析表明，这种新型的六自由度BP神经网络最优中制导律与其他末制导律配合。可有效提高导弹拦截机动目标的性能。

一种基于ELMAN神经网络的最优中制导律

对于中远程导弹,为得到最优中制导弹道,提出了一种基于ELMAN神经网络的最优中制导律。研究和仿真分析表明这种基于ELMAN神经网络的最优中制导律与其它末制导律配合,可有效提高导弹拦截机动目标的性能。