基于终端角度约束的鱼雷滑模制导律

为实现鱼雷以一定终端角度约束命中水面舰船等目标,提高鱼雷的毁伤效果,以二维平面内鱼雷与目标相对运动模型为基础,提出一种基于终端角度约束的鱼雷偏置比例滑模制导律。所提方法将滑模控制与偏置比例导引结合,并基于Lyapunov函数稳定性理论证明制导律的稳定性。最后进行仿真实验,仿真结果表明,与其他类型制导律比较,设计的滑模制导律能按照预定的终端角度约束精确命中目标,脱靶量小于1 m,在噪声干扰数值下落角约束误差小于0.4°,制导指令在合理范围内快速收敛且具有较高的命中精度,验证了所提制导律的有效性和可行性。

具有终端角度约束的导引律综述

随着武器作战样式的变革,近年来具有终端角度约束的制导方法受到越来越广泛的关注。根据理论基础的不同,将具有终端角度约束的导引律划分为最优导引律、变结构导引律以及其它类型的导引律。综述了几类典型的具有终端角度约束的导引律的研究进展,对各类导引律的优缺点进行了系统的总结与分析,并通过仿真比较了四种典型导引律的制导性能。

具有终端角度和终端时间约束的闭环制导律及其可行性分析(英文)

研究了同时具有终端角度(攻击角度)和终端时间(攻击时间)约束的制导问题。通过将非线性运动学制导模型中的自变量由导引时间变换为速度方向角,可以利用最小值原理直接推导出一种闭环形式制导律,而不必引入任何的线性化处理。在该制导律的导引下,导弹能够精确击中目标并且精确满足终端时间和角度的约束。为了研究该制导律的可行性,本文定义并分析了若干重要参数的可行域。该闭环制导律及其可行性分析被应用于多弹齐射攻击的两种情况。数字仿真结果验证了所提出方法的有效性。

终端角度约束制导及制导控制一体化方法综述

针对制导武器终端角度约束下的制导方法和制导控制一体化方法进行综述。首先,对比分析了几种典型的终端角度约束定义,针对二维、三维交战场景构建了面向终端角度约束的制导及制导控制一体化设计的状态空间模型;其次,针对终端角度约束下的制导方法以及制导控制一体化设计方法进行分类、归纳总结与对比;最后,针对终端角度约束制导和制导控制一体化设计中存在的多约束落角控制、信息估计、落角范围估计、协同制导等问题进行了展望。

具有终端角度约束的机动再入飞行器的最优制导律

对具有终端角度约束的机动再入飞行器的最优制导律进行了研究,提出了一种角度反馈形式的最优制导律,并与已有的角速度反馈形式的最优制导律进行了比较研究,所得到的结论对机动再入飞行器制导律的选择具有参考价值。

再入飞行器的终端角度约束制导律设计

在考虑飞行器命中目标时有落地速度和速度倾角的要求条件下,基于零化再入飞行器和目标视线角速率的思想,设计得到了一种适用于攻击地面固定目标的最优再入制导律。该方法利用最优控制理论的思想方法,不仅使飞行器命中目标时满足了终端角度约束的条件,而且保证了再入飞行器机动速度损失最小。该方法简单,易于理解,便于工程应用,数字仿真验证了所提出的制导律的正确性和有效性。

具有终端角度约束的固定配平型再入弹头制导方法

针对固定配平型飞行器带终端角度约束的末制导问题,本文基于滚转制导与三维圆周制导,提出一种新颖的制导方法。首先,根据再入弹头与目标的相对几何关系以及终端角度约束,在三维空间内确定出唯一的圆轨迹。然后,通过滚转制导控制升力方向使实际速度方向与期望速度方向重合后,弹头将沿圆轨迹命中目标,并满足终端角度约束。此外,为增强制导方法的鲁棒性,引入干扰观测器对干扰进行实时观测与补偿,并采用变结构控制理论进行制导律设计。仿真结果表明:该制导方法具有较高的命中精度,同时也能满足终端角度约束,并具有较强的鲁棒性。

基于终端角度约束的自适应鲁棒制导律设计

针对空地导弹攻击地面目标的末制导问题,提出了一种新的基于终端角度约束的自适应鲁棒制导律;基于末制导中二维弹目相对运动学关系,考虑目标的运动特性,建立了描述弹目相对运动的数学模型;基于零化弹目视线角速率的思想,并将目标机动运动和系统结构摄动作为外部扰动,以命中点终端姿态角跟踪误差为性能指标,设计得到了非线性自适应鲁棒制导律,同时该方法利用Lya-punov稳定理论严格证明了制导系统的全局渐近稳定性;数字仿真表明这种制导律在不需要任何目标运动信息的情况下,仍然保证终端角度和制导精度的要求,具有很强的鲁棒性和适应性。

二阶弹体特性下带终端角度约束的制导律

针对导弹要求限制终端攻击角度以发挥战斗部的最大效能,提出了一种适用于攻击地面固定目标的具有终端角度约束的最优制导律,并和已有的具有终端角度约束的最优制导律进行了比较。该制导律针对二阶弹体特性,采用最优控制方法,使导弹在命中目标的同时,满足终端角度约束。数字仿真结果表明,所提出的制导律能够实现终端角度约束条件,具有较高的制导精度。

考虑终端角度约束的三维增量式扰动补偿制导律设计

针对具有特定终端碰撞角度需求的机动目标拦截问题,提出一种扰动补偿的增量式终端角度约束三维制导律设计方法。首先,基于非线性三维耦合相对运动学模型及视线转率动态方程,结合惯性延迟估计方法,设计目标机动过载与外界干扰等扰动在线补偿的三维终端角度约束制导律。其次,为了进一步提升制导律抗干扰特性,基于视线角误差方程泰勒展开的增量式动态逆方法,将误差动态系统扰动与制导指令压缩至一个采样步长内的增量形式,提出一种新近测量信息驱动的三维增量式扰动补偿角度约束制导律。理论分析表明,角度约束与扰动估计偏差能够收敛至一个有界的较小邻域内。复杂工况下多场景、多方法仿真对比及蒙特卡罗打靶仿真结果表明,所设计方法具有较强的适应性和鲁棒性。

考虑加速度约束的终端角度约束滑模制导律设计

针对含终端角度约束的滑模制导律在制导初期加速度指令过大的问题,采用趋近律方法和引入阻尼项设计一种考虑加速度约束的角度约束滑模制导律.首先,分析制导指令大小与滑模变量趋近速度的关系;然后,在滑模面函数中引入阻尼项,动态调节制导指令中不同部分的占比,从而降低制导初期整体指令值;最后,设计多幂次自适应趋近律来调节不同阶段的滑模变量趋近速度,达到降低制导指令极值、满足加速度约束的目的,同时保证滑模面函数的快速收敛.与常见的终端角度约束滑模制导律相比,仿真结果验证了所提出方法在降低加速度极值方面的有效性.

带终端攻击角度约束的变结构制导律

针对某些导弹要求限制终端攻击角度的作战要求,基于滑模变结构控制理论,推导出一种对脱靶量和终端攻击角度约束的变结构制导律,在此基础上对弹-目相对距离变化率进行了估计,并对所提出制导律的性能进行了分析。所得制导律形式简单、实用,且克服了被动寻的导弹不能测弹-目距离变化率的约束。仿真结果证明,对于某些作变加速机动的目标,该制导律都能够以期望的终端攻击角度命中目标,对于目标的机动具有较好的鲁棒性。

终端约束条件下末端制导律研究综述

现代战场环境的日益复杂化和激烈化,多约束条件下制导律的设计成为研究热点.本文首先介绍了末端制导律的研究背景和研究意义,概述了由于环境的复杂,目标的高机动性,及飞行器运动的非线性、强耦合性和多时变性性等因素带来制导律设计上的困难.然后对具有多终端约束条件下末端制导律的设计方法进行分类,将其分为单终端约束制导律和多终端约束制导律,并对具有终端角度、弹着时间、和终端速度的某一种或几种约束的制导律方法进行归纳总结.最后对下面4种末端制导律的发展趋势进行了展望:三维制导律、制导控制一体化、多飞行器协同制导和多模复合末制导.

一种新的具有攻击角度约束的末制导律设计

研究导弹末制导性能优化问题,在末端要满足攻击角度的约束条件,要求优化空地导弹末制导命中目标精度性能。针对导弹和地面目标所形成动态系统的非线性运动学关系,通过分析导弹在终端命中点角度约束条件,并利用零化视线角速率的设计思想,根据滑模变结构控制理论,提出了一种非线性滑模设计方法,得到了具有攻击角度约束的导弹的末制导律。同时利用Lyapunov稳定理论严格证明了制导系统的全局渐近稳定性。把末制导律应用于导弹系统并进行仿真,结果表明,在不需要任何目标运动信息的情况下,导弹都能获得期望的攻击角度约束和制导精度,证明导弹制导算法对地面目标有较强的鲁棒性。

固定时间收敛的三维制导控制一体化设计

针对终端角度约束、状态约束和控制受限问题,在三维空间内,提出一种固定时间收敛的导弹制导控制一体化设计方法。构建了带终端角度约束的制导控制系统三通道全耦合设计模型,采用固定时间收敛的滑模干扰观测器对一体化设计模型中的未知干扰进行估计和补偿。基于固定时间稳定性理论、终端滑模控制和反演控制方法等对制导控制系统进行一体化设计,并采用二阶指令滤波器对系统状态及控制指令进行约束。对所提方法的固定时间收敛特性进行证明,并给出具体的收敛时间表达式。通过导弹六自由度仿真,验证了所提方法的有效性和优越性。

基于变结构控制的固定前置角制导律设计

弹载合成孔径雷达(SAR)的方位成像能力受飞行导弹的观测角影响,其末制导段采用前侧视工作方式;因此,必需合理设计制导律使前侧视条件成立;为了保证末制导段弹目间具有合适的夹角,采用变结构控制方法设计了一种固定前置角制导律,该制导律能够解决合成孔径雷达导引头对于前置角约束的问题;在制导律设计过程中,首先建立了弹目相对运动关系模型和具有终端角度约束时的视线角变化模型;在此基础上采用变结构控制的方法设计了固定前置角制导律;进而,对该固定前置角导引律进行了性能分析,得出了其一般攻击特性;最后,通过弹道仿真论证了其正确性与有效性。

基于滑模控制的双约束条件下协同制导律的设计

针对多枚导弹打击同一目标的问题,进行协同制导律的设计。采用了能实现有限时间收敛的终端滑模控制法,既能满足攻击时间约束,又能实现期望的末端角度,并用李雅普诺夫稳定性理论证明了所得到的结果。最后通过仿真验证了提出的制导律的有效性。

自适应严格收敛非奇异终端滑模制导律

针对机动目标的末制导拦截问题,设计了一种带终端角度约束的有限时间收敛终端滑模制导律。首先,分析了现有非奇异终端滑模制导律存在的滑模面不能严格有限时间收敛的问题,进而构造了一种新型的非奇异终端滑模面。其次,设计了一种对目标机动上界的自适应估计,提出了一种自适应严格收敛非奇异终端滑模制导律的设计方法。最后,基于Lyapunov稳定性理论,证明了设计的制导律能够使得制导系统在有限时间内收敛到零,并且保证了滑模面在收敛过程中不存在非收敛因子,是严格有限时间收敛的。仿真实验验证了该制导律能够有效地拦截机动目标,同时和与现有的非奇异终端滑模制导律以及基于转换滑模面的非奇异制导律相比,拦截时间更短,终端攻击角度精度更高,导弹机动消耗的能量更少。

多导弹协同制导律综述

根据制导约束条件的不同,将多导弹协同制导律划分为具有弹着时间、终端角度、终端速度分别约束,以及弹着时间与终端角度同时约束四类。系统地论述了各类导引律的方法和特点,总结和分析了其优缺点,并对其发展趋势进行了探讨,可为多导弹协同制导律的优化设计提供参考。

高超武器与常规导弹协同攻击策略可行域研究

对于高超声速武器与常规导弹协同攻击问题,提出一种同时满足法向过载约束、遭遇时间约束与终端角度约束的协同攻击策略。为提高突防能力,实现战术隐身效果,具有常规气动外型的导弹从目标正面进攻;高超声速导弹利用自身高速和大范围持续高机动能力,绕到雷达视场盲区,从目标两侧进攻;两类导弹的同时命中将对目标形成多对一的打击态势。考虑到实际工程中两类导弹机动能力的限制,推导出了保证协同攻击策略可行的充分条件,得到了协同攻击策略可行域的解析解,并分析了可用过载、飞行速度与攻击阵位对可行域的影响。仿真结果表明,协同攻击策略可以满足给定的多个约束条件,具有良好的可行性。