高速飞行器俯冲段制导控制一体化综述

本文从模型构建和方法设计两个方面对高速飞行器俯冲段制导控制一体化问题进行综述。首先,对俯冲段制导控制一体化模型构建进行总结,依据系统集成度提升程度的不同,分别对分通道制导控制一体化模型、全状态耦合高阶一体化模型,以及集成度提升低阶一体化模型构建进行了介绍,并对飞行器系统和设计模型特性进行了分析,指出了面临的主要设计问题。其次,针对俯冲段制导控制一体化设计难点,从快时变强不确定性鲁棒控制、高阶非匹配不确定性控制,以及考虑多约束控制方面对设计方法进行综述,总结并评述了国内外相关理论的发展现状和不足。最后,对俯冲段制导控制一体化的发展趋势进行了展望。

固体导弹助推段自抗扰制导控制一体化设计方法

针对存在建模误差及外部干扰情况下的固体导弹助推段制导控制一体化(IGC)设计问题,给出一类自抗扰制导控制一体化设计方法。首先考虑质心运动与绕质心运动间的耦合,结合轨迹线性化方法建立了面向控制的固体导弹助推段制导控制一体化设计模型。采用扩张状态观测器(ESO)实时估计系统建模误差与外部干扰,进而基于反步法结合反馈线性化方法,提出一类考虑质心运动与绕质心运动间的耦合作用的自抗扰制导控制一体化设计方法,并通过Lyapunov稳定性理论证明了该制导控制一体化设计方法可保证闭环系统的稳定性,解决了传统制导控制系统分离设计方法无法保证闭环系统稳定性的问题。最后,数值仿真校验了本文所提的助推段自抗扰制导控制一体化(ADRIGC)设计方法的控制性能及抗干扰性能。

主从编队反舰导弹末制导段一体化位姿控制

针对领弹—从弹编队构型的反舰导弹的末段协同制导,提出一体化位姿控制(ICPA)策略,将传统的位置跟踪控制和姿态稳定控制集成一体。建立便于一体化策略实施的串级型设计模型,在动态面控制的框架下设计一体化位姿控制算法,并通过Lyapunov方法证明其稳定性。从弹仅需获取领弹的位置信息,就能在确保自身姿态稳定的同时精确跟踪期望位置保持编队构型,而无需领弹的航向、速度、姿态等其他信息。总结一体化设计思想的本质:通过一个中间状态量建立质心方程和姿态方程之间的直接联系,集成出一个串级型设计模型,并针对其进行闭环算法设计。最后,通过仿真对所提出的一体化位姿控制策略及算法进行校验。

舰空导弹制导与控制一体化三维模型建立

为了提高舰空导弹拦截掠海飞行导弹的成功率,研究了导弹制导与控制一体化三维模型的建立问题。根据导弹的动力学方程以及导弹-目标的相对运动方程,推导出了垂直于视线方向上的相对速度与导弹攻角以及侧滑角之间的关系,并且将通道间的耦合项视为不确定项进行处理,建立了舰空导弹制导与控制一体化三维模型。该模型具有严格反馈级联形式,并且把制导信息引入到控制系统中。所建立的制导与控制一体化三维模型能够通过一系列的反演过程,由导弹-目标的相对运动信息直接形成舵偏控制信号。

基于预测-校正法的高超声速飞行器上升段制导控制一体化研究

完成情况简介：以高超声速飞行器为对象，从飞行器模型出发，分别对winged—conep外形和乘波体进行了分析，除进行公式拟合外，还进行了气动和推进建模，并通过一系列拟合方法得到适用于制导控制研究的乘波体模型。为了解决高超声速飞行器强非线性、强耦合、强不确定性所带来的控制难题．对多种非线性控制方法进行了研究，包括遗传算法、滑模控制方法、反馈线性化等，提出了几种控制方法相结合的解决方案。

带落角约束的导弹制导控制一体化设计综述

导弹制导控制一体化技术是将制导系统和控制系统综合进行设计,可以充分发挥导弹的整体性能,提高命中精度。为了加强毁伤效果,考虑落角约束是一体化设计中的热点研究问题。针对倾斜转弯导弹,首先,建立了导弹运动模型和弹目相对运动模型,这是一体化研究的基础;随后,对现有研究方法进行分类和归纳;最后,梳理了目前制导控制一体化研究存在的问题以及发展趋势。

导弹纵向平面部分制导控制一体化设计方法

针对导弹俯冲段纵向平面制导控制系统设计问题,提出了一种部分制导控制一体化设计方法。建立了一种基于导弹加速度分量的俯仰角速率解析模型。联立导弹-目标相对运动模型和俯仰角速率解析模型,利用滑模控制方法,并引入动态面控制中的低通滤波器思想,制导分系统直接生成俯仰角速率指令及其变化率。姿控分系统基于滑模控制方法实现对俯仰角速率指令的跟踪并解算俯仰舵偏角指令。仿真试验结果表明,该方法能够使导弹准确命中地面目标,并对参数偏差具有较好的鲁棒性。

基于预设性能的导弹拦截鲁棒智能制导律

针对具有模型不确定性的导弹拦截问题,研究了结合预设性能控制的复合学习方法。首先,建立了导弹拦截的制导控制一体化模型。为了保证对双方脱靶量的约束,基于预设性能函数来保证跟踪性能。考虑系统中的模型不确定性,为了提高系统在不确定性下的精度,构造了一种复合学习律来在线估计系统的未知非线性函数。最后,通过Lyapunov分析,证明了系统的稳定性。经过仿真验证,所提出的算法可保证成功拦截目标,并能保证跟踪误差在规定的性能曲线之内,证明了该算法的有效性。

空基动能拦截弹制导控制系统建模与仿真

为研究用于弹道导弹助推段拦截的空基动能拦截弹的制导控制系统,探讨了弹道导弹助推段拦截的作战过程,建立了弹道导弹助推段飞行的弹道模型;根据弹道导弹在助推段的飞行特点,建立了动能拦截弹制导控制系统模型,其中包括拦截弹结构模型、动力学与运动学模型、相对运动模型、传感器测量模型、复合制导模型和直接力/气动力控制模型。在Matlab/Simulink环境下开发了弹道导弹助推段拦截的数字仿真系统,并对仿真结果进行了分析。仿真结果验证了模型的合理性,可为空基拦截弹制导控制系统的设计提供参考。

空基动能拦截弹制导控制系统综述

弹道导弹在未来战争中具有很大的威胁,利用空基动能拦截弹拦截处于助推段飞行的弹道导弹是世界各国正在研发的先进拦截技术之一。系统地论述了空基动能拦截弹的发展现状,构建了弹道导弹助推段拦截的作战流程,分析了弹道导弹在助推段的飞行特性,探讨了动能拦截弹制导控制系统的研究进展,在此基础上,重点指出了动能拦截弹制导控制设计需要解决的一些问题。

高超声速飞行器俯冲段制导控制一体化设计方法

针对高超声速飞行器高速俯冲飞行段制导控制系统设计问题,建立了俯冲飞行段制导控制一体化低阶设计模型,提出了一种新颖的六自由度(6DoF)制导控制系统设计方法。基于目标-飞行器三维空间相对运动模型和坐标系转移关系建立了三维全耦合俯冲相对运动模型,推导得到了飞行器加速度在弹道坐标系三轴的分量与飞行器三通道角速率间的解析模型,进而结合飞行器绕质心动力学模型建立了以气动舵偏角为控制输入的俯冲飞行段制导控制一体化低阶设计模型。该制导控制一体化低阶设计模型降低了俯冲飞行段制导控制系统的模型阶数,减少了六自由度制导控制系统的设计参数,省略了传统设计方法中根据期望过载反求气动欧拉角的过程;同时利用解析模型替代了传统方法中姿态控制环路的跟踪控制过程,简化了制导控制系统的设计流程,为制导控制一体化设计提供了一种新的分析思路。数值仿真结果验证了本文提出的制导控制一体化设计方法的有效性和鲁棒性。

中间段制导兵器的原理和技术途径的研究

在阐述了中间段制导兵器原理的基础上,建立了相应的数学模型和参数设计方法,并研究和探讨了实现中间段制导的技术途径。最后,通过计算机数字仿真得到了模拟打靶的试验结果。结果表明:采用中间段制导是提高武器射击精度的一种十分有效而又经济的途径。

基于Nussbaum增益滑模自适应控制的导弹制导控制一体化设计

采用Nussbaum增益滑模自适应控制方法解决导弹制导控制一体化设计问题.充分考虑一体化模型具有通道间耦合、气动建模不确定性、气动参数摄动和目标机动引起的干扰等特点,基于自适应控制对未知量的辨识能力和滑模控制的抗干扰能力,以及Nussbaum增益控制对系数不确定系统所具有的较好的控制能力,设计Nussbaum增益滑模自适应控制律,并证明系统的稳定性.仿真结果验证了所提出方法的有效性.

高超声速飞行器滑翔段制导姿控一体化设计方法研究

吸气式通用高超声速飞行器(GHV)在滑翔段飞行具有强耦合、非线性的特点,为了实现滑翔段飞行高精度控制,开展了飞行器滑翔段制导姿控一体化设计方法研究。首先建立了面向航程和方位误差控制的滑翔段制导姿控一体化设计模型,运用自适应块动态面方法,完成了高超声速飞行器滑翔段制导姿控一体化系统的设计,同时利用李雅普诺夫定理完成了系统的稳定性分析。利用高超声速飞行器滑翔段典型飞行过程开展了仿真计算,结果验证了所设计的高超声速飞行器滑翔段制导姿控一体化设计方法的有效性。制导姿控一体化方法的滑翔段终端位置控制精度很高,飞行全程对于各个角度的指令跟踪精度高,舵偏控制量较小,系统稳定性较好。

一种用于弹道导弹助推段拦截的最优制导律

针对弹道导弹助推段的拦截问题,基于线性二次型微分对策理论,提出了空基拦截弹直接碰撞制导律.根据拦截弹和弹道目标的追逃对策模型,在具有目标先验信息和无目标先验信息条件下分别设计了拦截弹最优制导指令;通过控制指令分解,将拦截弹制导过程分为弹道形成制导段和末制导段.该制导律可以消除目标机动和估计误差带来的影响,具有较强的适应性.仿真结果表明,所设计的制导律满足设计指标,达到了直接碰撞杀伤目标的目的.

空基助推段拦截中制导律设计

给出了一种目标可用信息较少情况下的空基助推段拦截中制导律设计方法。该方法首先结合空基助推段拦截的特点,根据平行接近法的思想,将纵向平面内的中制导律设计问题转化成为如何控制惯性坐标系下纵向平面内弹目相对高度差趋于零并保持住的问题,并且建立了相应的输入-输出模型;其次,采用自抗扰控制器对因目标可用信息较少而导致的模型中的不确定项进行估计和补偿,求得所需的指令过载,并在自抗扰控制器设计过程中,说明了一些参数的调节方法;最后,通过仿真验证了文中制导律的可行性。