远程制导炮弹2阶滑模导引控制一体化设计

以远程制导炮弹为研究对象,针对传统导引与控制系统分开设计,在打击机动目标时容易脱靶的缺陷,提出一种2阶滑模导引控制一体化设计方法。将舵控伺服系统视为1阶动力学过程,考虑制导炮弹末制导过程的特点,采用小扰动假设,基于初始弹目视线建立了适用于制导炮弹的纵向平面内的导引控制一体化设计线性模型。在目标机动策略未知及制导炮弹气动参数有误差的情况下,以零化弹目视线角速率为准则,基于准连续滑模控制方法,设计了一种2阶滑模一体化导引控制律。为了体现一体化设计的优势,基于传统滑模控制理论,给出了一种独立的鲁棒自动驾驶仪与鲁棒导引律。仿真结果表明,存在有界不确定性的情况下,一体化导引控制律具有更高的命中精度。

基于导引控制一体化设计的水下拦截器迎面拦截最优制导律

针对水下拦截器精确制导的系统设计需求,提出了一种迎面拦截的水下拦截器导引控制一体化最优控制方法。根据水下拦截器与目标的相对运动方程和拦截器动力学方程建立了导引控制一体化数学模型,采用输出调节器方法设计了导引控制一体化最优控制器,利用相对运动的视线角和拦截器姿态信息计算出水下拦截器的舵控制指令,使得视线角收敛至期望值,从而实现迎面拦截。仿真结果表明,所提出的迎面拦截制导律迎面拦截效果明显。文中的研究可为水下拦截器的制导系统研制提供理论依据与参考。

考虑齿隙的多约束导引控制一体化设计方法

在舰炮制导炮弹进行远程对岸火力支援的末段,考虑舵机齿隙、限定攻击角以及测量视线角速率受限,提出了一种基于动态面滑模与扩张状态观测器的多约束导引控制一体化设计方法。构建了制导炮弹的导引控制一体化的严反馈串级模型,将舵机视为更符合实际的含齿隙双惯量子系统。针对视线角速率和风等未知干扰,设计扩张状态观测器对其实施迅速而准确的估计。设计具备自适应指数趋近律的非奇异终端滑模,致使视线角速率与视线角跟踪误差在有限时间内零化。在高阶串级系统中合理运用动态面滑模,有效改善微分膨胀问题。运用Lyapunov理论证明了系统一致最终有界性以及重要状态的有限时间收敛性。通过对比仿真实验,在所提方法的调控下,含有舵机齿隙的制导炮弹在打击固定与蛇形机动目标时,均具有良好的制导性能。

多约束导引控制一体化的自适应鲁棒滑模设计方法

在攻击机动目标的末制导段,为使舰炮制导炮弹能够同时满足攻击角、视线角速率测量受限、执行器控制饱和等多项约束,基于自适应鲁棒控制与动态面滑模设计了一种导引控制一体化设计方法.首先,在纵平面内,建立了弹体的导引控制一体化设计模型.然后,设计扩张状态观测器迅速准确地估计出视线角速率与目标机动等未知干扰.其次,运用自适应指数趋近律设计了非奇异终端滑模,以确保视线角跟踪误差与视线角速率在有限时间内收敛至零.进而,结合自适应鲁棒项构造动态面滑模与虚拟控制量用以镇定串级系统并削弱变结构项的抖振.进一步地,通过设计自适应Nussbaum增益函数,较好地补偿了由舵机偏转受限引入的控制饱和非线性问题.运用Lyapunov稳定性理论严谨地证明了终端视线角跟踪误差、视线角速率的有限时间收敛性,以及系统的一致最终有界性.仿真实验表明,所提出的设计方法能够使舰炮制导炮弹在打击具有不同机动形式的目标时,均具备较好的导引控制性能.

基于自适应全局滑模的水下拦截器导引控制一体化设计

水下拦截器的目标具有体积小,速度快,机动性强等特点,从而要求水下拦截器制导系统具有快速且稳定的反应能力。针对该设计需求,提出了水下拦截器导引与控制一体化设计方法。建立了水下拦截器侧向通道的导引与控制一体化数学模型,针对目标机动造成一体化系统出现的不确定性问题,设计了自适应全局滑模一体化控制律,基于Lyapunov稳定性定理证明了系统的渐进稳定性,并采用高增益的连续化方法改进了算法,抑制了系统的抖振。该控制律优点在于对不确定信息进行估计和补偿,提高了系统的鲁棒性和快速性。仿真结果表明所提出的自适应全局滑模导引控制一体化方法具有有效性。

线偏差控制的协同机动突防、导引与控制一体化

针对巡航导弹末制导段多弹机动突防问题,提出了一种基于线偏差控制的协同机动突防、导引与控制一体化方法,在舵偏角有界约束下,既实现了弹群的攻击时间一致性,又通过弹道机动提高了单弹突防能力。首先,将机动突防弹道分解为虚拟导引弹道和相对机动弹道,建立了虚拟导引模型,以及相对机动弹道的制导控制一体化模型;其次,针对从弹的虚拟导引弹道设计了时间协同制导律;第三,合理设计线偏差指令以及制导控制一体化算法,实现了弹群的螺旋机动突防弹道。采用指令滤波器和扩张状态观测器(ESO)实现了状态约束和干扰估计,并基于Lyapunov稳定性定理严格证明了闭环系统的稳定性。最终,通过数值仿真和蒙特卡洛实验验证了所设计方法的有效性和鲁棒性。

基于滑模方法的自适应一体化导引与控制律设计

研究了寻的导弹的导引控制一体化设计问题。建立了俯仰通道的一体化导引与控制系统模型,并利用非线性状态变换将模型转化为标准形式;为处理系统中存在的非匹配未知有界不确定性,采用滑模控制方法设计了自适应的非线性一体化导引与控制律,该反馈控制律不但可以保证导弹精确命中目标,而且能保证导弹自身姿态的稳定性。导弹的六自由度非线性数值仿真结果验证了所提的导引控制一体化设计策略的正确性和可行性。

基于滑模观测器的鲁棒变结构一体化导引控制律

针对测量信息受限的远程制导炮弹精确末制导问题,提出了一种基于滑模观测器的变结构鲁棒控制方法,依据Lyapunov稳定性理论证明了其有效性;应用所提出的方法设计了一种两回路一体化导引控制律。考虑弹体短周期动力学特性及舵回路1阶动力学滞后,视气动参数偏差与目标机动为有界不确定项,建立了两回路导引控制一体化设计模型。外环以零化视线角速率为目标,生成虚拟俯仰角速率指令;内环确保实际俯仰角速率跟踪到外环给出的指令。仿真结果表明,在测量信息受限、存在气动参数偏差和目标机动不确定的条件下,所提出的导引控制一体化设计方法具有高命中精度和良好的过载特性。

基于ADP的导引控制一体化全状态受限反演控制

针对导引控制一体化设计中状态受限及非线性最优问题,提出了一种结合反演控制与自适应动态规划(ADP)技术,考虑全状态受限的新型导引控制一体化设计方法.首先,将状态受限的严格反馈系统通过坐标变换转化为非状态受限系统.然后,采用前馈反演控制与反馈最优控制相结合的设计思路,利用ADP技术在线求解非线性HJB方程得到最优解.最后通过李亚普诺夫理论证明了系统的闭环稳定性与所有信号的一致有界性.与传统方法的对比仿真验证了该设计方法的可行性与优越性.

考虑视场角约束的捷联导引与控制一体化设计

针对现有导引与控制一体化设计方法在用于捷联战术导弹时存在无法保证弹目视线满足导引头视场角约束的问题,将捷联解耦原理和状态约束控制方法相结合提出一种新型考虑视场角约束的捷联导引与控制一体化设计方法。首先引入捷联解耦原理建立捷联导引与控制一体化设计模型,将其转换为严格反馈系统;其次,针对系统模型存在的不确定扰动,设计了一种对不确定上界平方进行估计的自适应律;第三,针对视场角约束问题,采用积分型障碍Lyapunov函数结合动态面控制设计了一体化导引与控制规律。最后通过Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性和所有信号的一致有界。数值仿真结果校验了设计方法的有效性。

基于NBF网络的导弹航向平面滑模控制导引一体化

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案.建立了航向平面的一体化控制导引模型,然后基于NBF网络切换增益调节和滑模控制的思想进行了控制导引律的设计,为了验证该一体化设计的有效性和正确性,进行了仿真计算.仿真结果表明,针对高机动的水面目标命中精度很高.

一种考虑导弹高阶动态特性的非线性一体化导引控制策略

导弹拦截机动目标的过程中,弹体的动态特性和建模时的近似线性化都会对脱靶量和导引品质产生一定程度的影响。针对上述情况,在不依赖碰撞线附近线性化假设的情况下,建立了导弹的导引控制一体化状态模型,并应用滑模变结构理论提出一种考虑导弹高阶动态特性的非线性一体化导引控制策略,该策略综合考虑了导弹的导引特性和控制特性,可以有效应对目标大机动的逃逸方式,在不需要控制回路补偿的情况下,仍可取得良好的导引品质。

反舰导弹航向平面控制导引一体化设计

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案。建立了航向平面的一体化控制导引模型,然后基于反演和变结构控制的思想进行了控制导引律的设计,为了验证该一体化设计的有效性和正确性,基于某型导弹进行了仿真计算。仿真结果表明,针对高机动的水面目标时的命中精度很高。

一种针对地面固定目标自适应导控一体化设计（英文）

基于反步设计法和输入-状态稳定理论,针对地面固定目标,提出了一种执行器失效时自适应导引控制一体化(IGC)设计方法。首先,描述了一体化导引控制的数学模型;然后,基于反步设计法提出一种导引控制一体化算法,该算法能够在额外扰动和执行器失效的情况下以设计的冲击姿态角打击地面固定目标;同时,提出一种自适应律来处理由于执行器部分失效所引起的不确定性。仿真结果表明该算法是行之有效的。

滚转舰炮制导炮弹的空间多约束导引与控制一体化设计

在大口径舰炮制导炮弹打击近岸机动目标的末段,考虑攻击角、控制受限、视线(LOS)角速率测量受限等约束,提出了一种基于块动态面与扩张状态观测器(BDSESO)的多约束空间导引与控制一体化设计(IGC)方法。构建了滚转制导炮弹的空间导引与控制一体化的严块反馈串级模型,运用扩张状态观测器估计视线角速率和目标机动、建模误差、风等系统内外不确定干扰。为了在有限时间内零化视线角跟踪误差与视线角速率,采用自适应指数趋近律设计非奇异终端滑模,通过自适应动态面控制有效镇定串级系统并避免微分膨胀,引入自适应Nussbaum增益函数补偿控制受限的饱和非线性。通过Lyapunov理论证明了视线角跟踪误差、视线角速率的有限时间收敛性与全系统状态的一致最终有界性。半实物仿真实验表明:该方法使制导炮弹在打击具有不同机动形式的目标时,均具备较好的末制导性能。

基于向量Lyapunov函数方法的高超声速飞行器着陆段一体化导引与控制律设计

基于向量Lyapunov函数方法,设计了高超声速飞行器着陆段一体化导引与控制律。首先,根据高超声速飞行器着陆段三自由度运动学与动力学模型、阻力加速度动力学模型、姿态动力学方程,在考虑飞行器动力学方程中的不确定因素及可能存在的扰动因素的情况下,推导出制导与控制一体化非线性全耦合模型。然后,将上述非线性全耦合模型抽象为一类具有不确定性和强非线性的MIMO系统,针对该类系统,利用向量Lyapunov函数方法设计鲁棒控制器。最后,通过仿真计算对所提出控制器的有效性进行了检验。

反舰导弹航向平面控制导引一体化设计

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案,首先建立了航向平面的一体化控制导引模型,然后基于反演和变结构控制的思想进行了控制导引律的设计,为了验证该一体化设计的有效性和正确性,基于某型导弹进行了仿真,仿真结果显示在针对高机动的水面目标时的命中精度很高.

R-77导弹改进卡尔曼滤波估计起爆角和时延仿真分析

为了推导并设计最佳起爆角和起爆时延算法,研究和分析了基于控制导引一体化(GIF)技术的R-77导弹的弹目交会信息,通过坐标转换和误差去偏,将改进卡尔曼滤波算法应用到弹目交会信息的滤波中,用滤波后的弹目交会信息设计最佳起爆角和最佳时延.根据具体仿真条件进行仿真,结果表明,用改进后的卡尔曼滤波算法对弹目交会信息进行滤波,波动较小,数据较为集中,能得到较高的最佳起爆角和起爆时延估计精度.