考虑复合控制系统动态特性的前向拦截制导律

为满足临近空间拦截高速大机动目标的实际需求,研究了考虑直接力/气动力复合控制动态特性的前向拦截制导律设计方法。在考虑连续气动力和离散直接力特点的基础上,给出了一种在气动舵控制基础上设计连续直接力、然后通过冲量等效法进行离散化的直接力设计方法,避免了复杂的控制分配问题。根据二维前向拦截导引运动学模型和拦截导弹动力学模型,利用时间尺度分离,将拦截导弹和目标的质点运动学与加速度慢变子系统构成的动态系统,看成慢变子系统,设计了俯仰角速度指令;将俯仰角速度动态子系统看成快变子系统,通过对俯仰角速度指令的跟踪控制设计得到考虑复合控制系统动态特性的前向拦截导引律。仿真结果校验了本文方法的正确性和有效性。

考虑不确定复合控制系统动态特性的前向拦截三维导引律

为实现高空高速目标的精确拦截,研究了考虑直接力气动力复合控制动态特性及不确定性的前向拦截三维导引律设计方法。对采用复合控制的慢旋导弹的动力学模型进行了线性化处理,在气动舵控制的基础上设计连续直接力,然后对其进行离散化处理,避免复杂的控制分配问题。在三维弹目相对运动模型和不确定导弹动力学线性化模型的基础上,利用时标分离的思想将系统划分为慢变子系统和快变子系统,应用基于李雅普诺夫稳定性理论的鲁棒控制方法对慢变子系统和快变子系统分别进行鲁棒动态逆设计,得到考虑不确定复合控制系统动态特性的前向拦截三维导引律。对单通道控制和双通道控制的情况分别进行了仿真研究,验证了本文方法的正确性和有效性。

直接力与气动力复合控制前向拦截导引律综述

直接力与气动力复合控制前向追击在拦截高空高速目标方面具有独特的优势。分别综述了前向拦截导引律和直接力气动力复合控制设计方法的研究进展,其中,直气复合控制分别从点火逻辑设计、控制分配方法、气动舵控制和直接力控制分别设计、俯仰和偏航通道同时设计、复合控制导弹的制导律设计等几方面进行分类分析,并介绍了复合控制前向拦截导引律进展。最后,指出了值得进一步研究的几个关键问题,可为今后的研究提供参考。

前向拦截自适应滑模制导律

为拦截高速飞行目标,基于前向拦截的思想,给出了一种自适应滑模制导律.通过弹道的不断调整,置拦截导弹于具有较快飞行速度的目标前方预测弹道上,使得二者的飞行方向满足一种特定的几何关系.该制导律的推导考虑到了拦截导弹与目标的自动驾驶仪动态及其模型误差,且由于采用了自适应滑模的设计方法,不需要知道目标的加速度界和模型误差界.采用运动学模型和实际的拦截导弹模型进行了仿真,结果表明该制导律可以实现高速机动目标的前向拦截,具有一定的可行性.

基于遭遇点状态预测的复合控制前向拦截导引律

为满足高空拦截高速机动目标的实际需求,研究了基于遭遇点状态预测的复合控制前向拦截导引律设计方法。根据二维前向拦截导引运动模型,对导引运动方程进行分段线性化处理求得解析解,据此预测发动机的使用。应用李雅普诺夫稳定性理论设计了基于二阶滑模的前向拦截导引律,考虑了复合控制系统的动态,使拦截导弹的前置角与目标的前置角成比例关系。仿真结果表明基于预测的复合控制前向拦截导引律在保证拦截导弹准确命中目标的情况下有效节省了发动机的使用,验证了本文方法的正确性和有效性。

高速飞行器小速度比交会问题及方法特性研究

针对传统的尾追方法在目标速度大于拦截器的速度时无法拦截目标的问题,建立拦截器与目标交会问题的三维运动模型,基于准平行接近原则对比研究适用于速度比小于1的迎击及前向拦截的速度比条件、有效拦截区域、需用过载、允许初始距离及导引特性。研究表明,两种方法的有效拦截区域取决于速度比及目标速度矢量前置角,对目标机动有类似的过载需求,但迎击的允许初始距离远大于前向拦截。仿真显示,迎击的交会时间及路径较前向拦截短,但过大的接近速率使其视线角速率过早发散,末段需用过载迅速增大。