基于虚拟领弹的攻击时间和攻击角度控制

构造一枚虚拟领弹按指定的攻击时间和攻击角度以直线飞向目标。实际导弹通过机动以"等待"虚拟领弹的到来,导弹与虚拟领弹相遇后随其一起飞向目标,从而实现导弹的攻击时间和攻击角度控制。对于这种导弹对虚拟领弹的轨迹跟踪问题,建立了控制设计模型并采用了分阶段控制设计方法。仿真结果验证了该方法的有效性。

抗通信时延的分布式固定时间收敛协同制导律

为使得多枚导弹在存在通信时延的情况下有效完成对机动目标的同时攻击,提出了一种抗通信时延的固定时间收敛分布式协同制导律。该制导律基于固定时间控制技术框架,实现了稳定时间边界不依赖于多导弹系统初始状态,提升了多导弹系统控制效率;采用一种快速非奇异终端滑模和虚拟领弹共同主导的方法,可实现制导律具有对抗通信时延的鲁棒性;利用了李雅普诺夫稳定性理论证明了固定时间内的一致性。仿真结果表明,存在通信时延的情况下,基于所设计的分布式协同制导律,多枚导弹能够有效地完成对目标的同时攻击。

多导弹时间协同制导:一种领弹-被领弹策略

首先,假设各枚导弹的速度为相同常值,领弹采用经典比例导引(PNG),被领弹采用经典比例导引和机动控制相结合的方式,推导出采用领弹-被领弹策略的多导弹时间协同控制设计模型,该模型实际上描述的是一个非线性的弹目相对运动状态跟踪控制系统。在此系统中,领弹的弹目距离与导弹前置角作为两个参考状态量,被领弹的弹目距离与导弹前置角作为两个待控制的状态量。针对这一弹目相对运动状态跟踪控制系统,采用时标分离的方法设计了期望的慢子系统和快子系统。对这两个子系统分别进行动态逆控制设计,得到了被领弹的机动控制指令。该机动控制指令用于调整被领弹相对目标的运动状态,来逼近领弹相对目标的运动状态,这就保证了所有的导弹能够同时攻击目标。然后,通过为每枚被领弹引入一个与其速度相同的虚拟领弹,将上述方法推广到各枚导弹速度可为不同常值的情况。仿真结果验证了本文方法的有效性。

多防御弹主动防御系统协同一致拦截

针对目标-攻击弹-防御弹群(TAD)系统中防御弹群需协同目标进行主动防御并实现同时拦截攻击弹目标的问题,对TAD系统在二维平面下的协同主动防御模型进行了研究,并提出了包括虚拟领弹、目标以及防御弹群的两层协同制导策略,问题采用基于非线性模型预测控制(NMPC)的一致性协议算法进行求解。两层制导策略分别是第一层中的虚拟防御弹领弹协同目标进行主动防御并得到攻击弹位置信息,第二层是真实防御弹群针对确定位置的攻击弹采用基于模型预测控制的一致性算法,实现同时到达并拦截攻击弹。第一层协同制导主要考虑保护目标在安全范围内,以及目标和虚拟防御弹的加速度约束,第二层协同制导主要考虑防御弹群的加速度约束。两层制导均通过基于NMPC的方法优化,计算出目标和防御弹群的协同控制量。仿真结果表明,提出的多防御弹主动防御系统协同一致拦截制导算法能够实现TAD系统中目标和防御弹群的协同主动防御。