拦截大机动目标自适应模糊制导律

为了满足拦截高速大机动目标、高精度制导的需要,将制导律设计问题转化为反馈控制问题,基于模糊控制理论,提出了一种解析描述模糊控制规则的新型自适应模糊导引律.该模糊控制器将比例制导律指令及其微分作为模糊控制的输入量,模糊控制规则及模糊推理用解析式表达,易于计算、调整,适合实时在线控制.该导引律能够根据目标加速度和目标速度的变化自适应地改变模糊控制规则,因此具有较强的鲁棒性.对拦截高速大机动目标的大量仿真结果表明,所提出的导引律在脱靶量、拦截时间等指标方面显著优于传统的比例导引律.

一种高空拦截导弹的自适应滑模制导律设计

针对使用传统的制导律拦截高空高速机动目标效果不佳的问题,提出了自适应滑模制导律;首先给出了比例导引律的具体算法,然后采用变结构控制理论,结合时变系统的特点,应用滑模自适应趋近律的概念,设计了导弹的自适应滑模制导律,并对其进行光滑处理,削弱了绕滑模的抖动;通过具体的仿真实例,表明了该制导律有更优良的弹道性能和鲁棒性,所需的控制能量更少,脱靶量更小,制导精度更高,相比传统的比例导引律,具有更强的实用性和有效性。

多约束下的高超声速飞行器三维非线性自适应末制导律

面向多约束下高超声速飞行器末制导过程中的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,设计一种适于高超声速飞行器的三维非线性自适应末制导律。为了模型描述的完整性和简洁性,引入视线旋量和旋量速度的概念,并基于此建立三维制导参考模型和实际系统的表达式;为了保证制导律的鲁棒性和自适应性,基于自适应控制理论,设计一种三维非线性自适应制导律;通过数学推导证明了该制导律的稳定性。该制导律能够从理论上克服高超声速飞行器末制导面临的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,满足多约束制导要求。仿真结果验证了所设计制导律的有效性。

一种基于前斜视成像的自适应末制导律设计方法

由于末制导飞行段飞行器全程在大气层内飞行,飞行弹道极易受到气动偏差和风干扰等影响,导致末制导初始条件具有较大的不确定性。针对该问题,推导了前斜成像条件下,前斜角与航迹偏航角、视线方位角之间的几何关系模型,在此基础上,提出了前斜成像条件下的自适应末制导律设计方法,并通过数学仿真证明了该方法的正确性和可行性。

针对机动目标的自适应滑模制导律研究

针对机动目标,推导了自适应滑模制导律,并证明了自适应滑模制导律的有效性和鲁棒性。基于某型导弹对抗机动目标进行仿真计算,仿真结果表明针对机动目标的命中精度很高。

一种大气层内拦截弹自适应滑模制导律研究

针对大气层低空动能拦截弹,结合导引头测量信息特点,设计了一种对付机动目标的自适应滑模制导律,并利用模糊控制理论,给出了消除抖动的方法。在此基础上,通过仿真计算研究了对螺旋机动弹道目标的拦截能力,结果表明该制导律能较好地抑制相对视线转率,同时可以基本消除由于目标机动所引起的制导律抖动现象,脱靶量满足直接碰撞的要求。

自适应滑模制导律仿真研究

推导了自适应滑模制导律,通过建立制导控制系统六自由度仿真系统,对自适应滑模制导律进行仿真研究。仿真结果表明,自适应滑模制导律针对机动目标的命中精度很高,证明了自适应滑模制导律的有效性和鲁棒性。

带攻击角约束的自适应STA有限时间滑模导引律

针对拦截机动目标的过程中考虑攻击角度约束的制导问题,为了达到最佳的杀伤效果,提出了一种考虑导弹自动驾驶仪动态特性的带攻击角度约束的自适应STA有限时间滑模导引律。首先建立了考虑导弹自动驾驶仪动态特性和攻击角约束的三维耦合制导模型;由于目标机动未知,对传统STA算法进行改进,确保系统含有不确定项时在有限时间收敛,在此基础上,结合自适应控制理论,设计了带攻击角约束的自适应STA有限时间滑模导引律。基于类二次型Lyapunov函数,对系统进行了有限时间收敛稳定性证明。通过与真比例导引律数字仿真结果对比分析,所设计导引律能够制导导弹精确命中目标,弹目视线倾角和偏角在有限时间高精度收敛至期望值,满足攻击角度约束要求,具有强鲁棒性和有效性,制导性能优于真比例导引律。

高超声速战术导弹精确制导律设计

高超声速战术导弹以其固有的特点在高速目标拦截上应用前景巨大。如何针对高超声速战术导弹高速度、高不确定性的特点设计精确的制导律是导弹能否摧毁目标的关键。针对高超声速战术导弹和高速机动目标建立了相对运动模型,利用自适应滑模控制理论,设计了导弹的自适应精确制导律,并进行了仿真分析。结果表明,该制导律具有较好的控制效果。

三体对抗中的自适应协同突防策略

针对三体对抗中由目标飞行器释放的弱机动防御弹难以精确打击高机动来袭拦截弹的问题,提出了一种目标-防御弹的自适应协同突防制导策略。首先,根据已知的拦截弹的制导策略和运动信息,以最小化脱靶量和控制代价为目标,通过系统降阶,利用最优控制理论设计了目标-防御弹的最优协同制导律。接着,考虑实际攻防对抗中拦截弹制导策略未知的情况,采用基于平方根容积卡尔曼滤波的多模型自适应滤波器估计拦截弹的制导策略和运动信息,利用模型概率对各模型的最优协同制导律进行混合输出,得到自适应协同突防制导律。仿真结果表明:最优协同制导律能让目标飞行器协助防御弹在不具备机动能力优势的情况下成功打击拦截弹,且脱靶量小于0.1m;自适应协同制导律能够准确地估计拦截弹的运动状态,并使得防御弹在目标飞行器配合下以较小的控制代价精确地打击拦截弹,脱靶量有97%的概率落入小于0.765m范围内。

考虑终端角度约束的自适应积分滑模制导律

针对机动目标拦截末制导问题,提出一种考虑终端角度约束的自适应积分滑模制导律.首先给出一种有限时间收敛的非线性积分滑模面,采用快速终端滑模设计趋近律;然后设计一种对目标机动加速度上界平方进行估计的自适应律,给出具有光滑特性的自适应积分滑模制导律;最后基于有限时间理论证明闭环系统的有限时间收敛特性,并给出滑模变量、视线角以及视线角速率的收敛域.数值仿真结果验证了所提出设计方案的有效性.

基于PSO-AOGL的无人机航迹跟踪优化方法研究

精准的航迹跟踪是无人机实现任务规划的必要条件。针对自适应优化制导律(AOGL)算法中,权重矩阵依靠先验知识或者试探选取、缺乏理论指导且未必最优的问题,提出了一种基于粒子群优化AOGL航迹跟踪方法。将权重矩阵中各元素经验值乘以待优化系数,代入黎卡提方程,推导出修正之后的制导律,进而构造目标函数进行寻优求解。在不同的扰动风速条件下,针对线性、圆形期望跟踪航迹分别进行数值仿真,结果表明,PSO-AOGL航迹跟踪效果更优,可有效降低跟踪位置误差。

基于三维平衡滑翔空间的高超声速再入制导律设计

本文首先将二维空间再入走廊扩展到了三维再入走廊,其中包括高度–速度–攻角(H-V-α)和阻力–速度–攻角(D-V-α)的三维再入走廊,为在线再入走廊快速获取提供了新的方法;同时基于平衡滑翔条件提出了一种满足路程约束的三维平衡滑翔空间概念即倾侧角–速度–攻角空间(σ-V-α),该三维平衡滑翔空间可以有效地将路径约束(过载、热流和动压)转换为对控制变量(攻角和倾侧角)的约束,从而大大简化再入制导律的设计;其应用在文中得到进一步的分析.最后,将自适应比例导引律与三维平衡滑翔空间相结合,并引入了空间裕度,设计了高超声速再入飞行器的制导律,并通过仿真验证了制导律的自适应性和鲁棒性.

STATE DERIVATIVE-FREE VARIABLE STRUCTURE MODEL REFERENCE ADAPTIVE CONTROL OF LINEAR PARABOLIC SYSTEMS

The problem of constructing a model dimensional parabolic system is considered in this reference adaptive control law for an uncertain 1- article. The controller designed here involves only the plant state but no its derivatives. A priori bounds on the plant＇s uncertain parameters are used to propose switching laws which serve as an adaptive mechanism. The exponential decay to zero of the state error with any prescribed rate is guaranteed by choosing a controller parameter correspondingly. Numerical studies are also presented to illustrate the applicability of the control law.