带落角约束的再入机动弹头的复合导引律

针对再入机动弹头垂直打击目标的要求,研究了具有末端落角约束的复合导引律。该导引律包括俯冲平面内的制导方程和转弯平面内的制导方程,通过在最优导引律的基础上引入滑模变结构控制,增强导引律的鲁棒性。为了减小控制量的抖振和能量损耗,提出了采用RBF(径向基函数)神经网络自适应调节切换项增益的方案,数学仿真验证了该方案的有效性。仿真结果还表明,与最优导引律相比,复合导引律在外界干扰的影响下仍能保持较高的制导精度。

带落角约束的再入机动弹头的变结构导引律

针对再入机动弹头垂直打击目标的要求,研究了具有末端落角约束的变结构导引律。该导引律包括俯冲平面内的制导方程和转弯平面内的制导方程,通过采用准滑动模态控制削弱抖振的影响。通过数学仿真,分析了四个制导参数对制导效果的影响,探讨了利用遗传算法离线优化制导参数的可行性,检验了最优制导参数的制导效果对不同初始状态偏差的敏感性。仿真结果表明,与最优导引律相比,变结构导引律具有较强的鲁棒性,在干扰影响下仍能保持较高的制导精度。

再入机动弹头的速度控制

本文详细地讨论了再入机动弹头的速度控制问题。根据优化原理找到了对固定目标进行攻击的最优制导规律,讨论了理想速度曲线的设计方法,以及具体实施减速控制的方法。仿真计算表明,对落速控制的精度是较高的。

基于遗传算法的机动弹头再入段弹道优化设计

针对机动弹头攻击区优化问题,设计了改进遗传算法加约束可变多面体法的串行混合遗传算法,采用直接优化方法,基于分段优化思想,对再入段最大纵程、最小纵程和最大横程等边界弹道分别进行了优化设计,得到了满足约束条件的最优边界弹道,从而确定了机动弹头的最大可攻击范围.优化结果表明,最大可攻击区范围是一个长半轴为17 km,短半轴为10 km的椭圆区域,此结果优于针对该弹头进行的大量弹道仿真所得的结论,可为进一步弹道设计提供参考依据.

机动弹头六自由度运动建模研究

机动弹头的应用是弹道导弹提高突防能力和命中精度的有效选择。为了深入研究机动弹头的制导与控制规律,该文针对机动弹头再入机动飞行的特点,给出了气动控制力和控制力矩的计算模型,并应用六自由度一体化建模理论建立了较为精确的动力学和运动学数学模型,而且基于MATLAB/Simulink对其数学模型进行了转化,建立了可在计算机上实现的数字仿真模型,并给出了部分仿真结果。结果表明,所建立的机动弹头六自由度运动模型能够充分表征其再入机动飞行的特点,为制导和控制系统的六自由度一体化建模与仿真提供了基础和前提。

机动弹头的旋钮式气动舵面布局新概念研究

提出了一种全新的机动弹头气动舵面布局概念,将气动舵面与一个可旋转的圆盘基座紧密固连,通过圆盘基座的整体旋转实现舵面的偏转。这种设计完全避免了舵轴附近的缝隙加热问题,因为根本就没有舵轴;舵面与旋转圆盘基座固化为一体,也直接导致了连接强度和刚度的极大提高。气动特性和飞行性能计算评估结果表明,这种新的机动弹头气动舵面布局理念是可行的。

新概念伸缩舵面机动弹头布局初步研究

提出了一种伸缩舵面机动弹头气动布局设计的新理念,避免了普通全动舵面布局方案中舵轴设计面临的严峻热环境和力环境等问题.初步研究了采用这类设计理念的多种机动弹头布局的气动特性,分析了伸缩舵面机动弹头布局的稳定和操纵特性,对采用这种理念设计得到的一种机动弹头布局的机动性能进行了仿真.结果表明,新的机动弹头有较强的机动性,可通过机动飞行增大突破敌方导弹防御体系的概率,并能明显增加射程.

基于动态逆和神经网络的机动弹头姿态控制系统设计

机动弹头是复杂的非线性系统,它给姿态控制系统设计人员以极大的挑战。为了满足飞行稳定性要求,提高系统的适应性和鲁棒性,本文构造了动态逆神经网络姿态控制系统,设计了慢变量和快变量动态逆,引入了在线神经网络进行逆误差的补偿。实例仿真的结果表明:动态逆和在线神经网络的结合,能够实现弹头的稳定飞行。

机动弹头气动布局的一种新思路

常规的全动舵面机动弹头在再入飞行过程中,舵缝隙和舵轴附近的热环境特别恶劣,舵轴在承受巨大的弯扭力矩的同时,还必须解决所面临的严重的烧蚀防热问题,舵的设计往往成为影响弹头技战术性能的严重制约因素。本文提出了一种新型伸缩舵面机动弹头气动布局设计新理念,避免了普通全动舵面布局方案中舵轴设计面临的严峻的热环境和力环境等问题,而且还可以只通过这两片舵面实现对弹头的姿态和升力大小及方向的控制,从而实现对弹道的三维控制,是一种很有前途的机动弹头布局新思路。

复合制导再入机动弹头再入误差分析

根据融合了干扰因素的再入机动弹头再入段六自由度弹道方程,研究了一种基于变化的再入干扰量偏导数矩阵和弹道参数偏差的参数估计方法,由再入干扰方程求得辅助导航系统开始工作前每一时刻的再入误差值.理论推导和仿真结果表明,该再入误差分析方法是合理的,分析结果在估算结果范围之内,气动干扰是再入误差的主要影响因素.

机动弹头高超声速粘性绕流数值模拟

采用空间二阶精度的交替方向隐式分解的NND格式求解完全气体假定下的非定常薄层近似Navier-Stokes方程,并采用抛物化的椭圆型方程生成复杂带翼弹头的空间网格。最后给出了机动弹头在M_∞=7.3,α=20°下的流场计算结果。计算结果表明:本文所采用的计算网格及计算方法可以适用于高超声速复杂流场的数值模拟。

机动弹头激光末制导姿态控制系统设计

简要分析了机动弹头激光末制导的必要性和可行性。针对机动弹头再入弹道和制导方式的特殊性,分析了激光末制导机动弹头姿控系统设计的关键技术。通过与传统控制方案的对比,提出指令前馈和变结构反馈的复合控制方案。仿真结果表明,系统具有较好的鲁棒性,能够基本满足系统姿态控制设计要求。

基于质量矩技术的机动弹头再入仿真研究

对基于质量矩技术的机动弹头再入性能进行了探讨。首先建立了弹头的空间运动数学模型;然后在此基础上根据再入段特性对运动方程作了适当简化并计算了弹头内部质量块分别处于静止、瞬时置位、线性平动这三种运动状态下的落点参数;最后分析比较了质量块运动的变化对机动范围的影响。仿真结果表明了质量矩技术作为弹头再入机动控制方式的可行性。

机动弹头激光末制导应用研究

建立了激光半主动寻的末制导目标追踪模型,从探测距离的角度论证了其在机动弹头末制导上应用的理论可行性。建立了比例导引法的修偏模型,对机动弹头末制导段弹道的弹道倾角和速度提出了要求,从而提出了末制导段弹道设计的基本思路,最后从工程的角度提出一些可供参考的设想和建议。

陀螺光学耦合导引头在机动弹头中的应用技术研究

给出了激光末制导机动弹头系统原理。对陀螺光学耦合导引头进行了全面地分析,建立了导引头数学模型,包括定位原理模型和导引控制模型。对陀螺光学耦合导引头在末制导机动弹头中的应用尤其是对比例导引律的实现进行了论述,为下一阶段末制导机动弹头的仿真研究提供了有效依据。

比例导引律在机动弹头激光末制导系统中的实现

比例导引律是当前研究最活跃和应用最广泛的制导规律之一,文中试图将其应用于机动弹头激光末制导系统的方案研究和设计。从分析某型激光导引头的工作原理入手,较为深入的讨论了比例导引律对激光导引头的要求,分析了激光导引头比例导引信号的形成与工作过程,并建立了导引头小回路的简化控制模型。由于机动弹头末制导的控制可以分解到俯冲和转弯两个控制平面上分别进行控制,故应用二次型最优控制理论对其比例导航参数分别进行了设计,为下一阶段工程设计的顺利开展提供了参考。

机动弹头攻防视景仿真系统研究

通过建立机动弹头大气层外动力学模型,利用Vega、Creator视景开发软件建立三维实体模型,在VC/MFC开发平台基础上,解决Simulink仿真模块与视景仿真模块数据交互问题。构建三台计算机联合仿真平台,真实模拟机动弹头攻防对抗过程,并设计开发了弹道导弹中段攻防对抗视景仿真系统。主要包括机动弹头动力学模型构建和弹道数据产生,数据通信交互程序设计,视景仿真程序设计和动态显示。

带控制舵机动弹头粘性绕流数值模拟

采用空间二阶精度的交替方向隐式分解的NND格式求解完全气体假定下的非定常薄层近似Navier Stokes方程 ,并采用抛物化的椭圆型方程生成复杂带翼外形的空间网格。最后给出带控制舵机动弹头在M∞ =7 3,α =2 0°下所计算的流场等值线。

机动弹头弹道导弹六自由度建模与仿真

针对机动弹头弹道导弹飞行的特点,应用六自由度一体化建模理论建立了较为精确的数学模型,并对其进行了仿真,给出了部分仿真结果。结果表明,所建立的六自由度运动模型能够充分表征其飞行特点,可在此基础上进一步进行系统分析、质量评估等工作。

红外成像末制导机动弹头抗目标丢失算法研究

红外成像制导机动弹头末制导段易受到干扰而导致目标丢失。针对此问题，首先提出了一种利用红外成像导引头测角信息，基于推广卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter，EKF）的被动定位算法与虚拟导引重构制导信息方法相结合的红外成像末制导机动弹头抗目标丢失算法：然后进行了扩维状态变量EKF算法与不扩维算法的被动定位精度比较；最后进行了制导控制系统六自由度蒙特卡罗（MonteCarlo）随机仿真，对工程中常用的过载指令记忆导引方法与基于上述两种EKF被动定位算法的虚拟导引制导精度在CEP层面进行了对比分析．仿真结果证明了提出方法的正确性。