考虑自动驾驶仪延迟的非线性最优末制导方法

针对过载受限和自动驾驶仪延迟等条件下的非线性最优末制导指令在线生成方法进行研究。首先,基于庞特里亚金极大值原理,建立了目标静止的非线性最优末制导问题的最优性条件,并利用饱和函数将过载约束嵌入最优性条件。其次,应用参数化方法使得通过数值积分即可快速生成满足最优性条件的飞行轨迹数据集。然后,利用该数据集训练神经网络,使其拟合弹-目相对运动状态到最优制导指令的映射关系,实现过载约束下制导指令的毫秒量级在线生成。针对自动驾驶仪的延迟响应,通过微分补偿法估计神经网络下一时刻输出的制导指令以实现快速跟踪。最后,仿真结果表明,本文所提出方法针对静止目标与小机动目标都能够在线生成最优制导指令。

考虑输入受限和自动驾驶仪延迟的自适应滑模制导律

在输入受限的情况下,为了满足导弹拦截机动目标时高精度制导的需求,首先建立了满足输入受限和考虑导弹自动驾驶仪一阶动态特性的制导模型,其把目标加速度视为未知有界的外界干扰,通过设计自适应控制估计干扰的上界来避免对干扰上界的先验要求,同时结合滑模控制,设计了一种考虑输入受限和自动驾驶仪延迟的自适应滑模制导律,并且基于Lyapunov稳定性理论证明了制导系统状态渐进收敛到零。最后,在所设计的制导律下,对目标余弦机动和阶跃机动两种情况进行了仿真,得到的脱靶量分别为0.040 m和0.036 m,拦截时间分别为6.460 s和7.833 s。仿真结果表明所设计的制导律不仅保证导弹有效击中目标,并且具有较高的制导精度。

考虑自动驾驶仪延迟的三维光滑自适应滑模制导律

针对拦截机动目标情况下的三维末制导律设计问题,考虑导弹自动驾驶仪的一阶动态特性,应用非奇异快速终端滑模和自适应控制方法,设计了一种有限时间收敛的新型光滑制导律。在制导律设计过程中,将目标加速度视为未知的有界外界干扰,引入修正的自适应律来估计干扰的上界并消除了参数漂移问题。所设计的制导律不仅连续而且可微,即是光滑的,提高了制导性能。仿真结果表明,所提出的制导律具有很好的制导性能。

考虑延迟驾驶行为的跟驰模型（英文）

考虑延迟驾驶行为对交通流的影响,基于优化速度模型,提出了更能描述实际交通现象的跟驰模型。首先分析模型的稳定性能,并获得交通系统保持稳定的条件。通过对模型进行非线性分析,得到描述车头间距波演化的m Kd V方程。数值仿真显示,延迟驾驶行为对交通拥堵具有重要的影响,即随着延迟驾驶行为的系数越大,交通拥堵就会变的越来越严重。

考虑自动驾驶仪延迟的多约束末制导律

设计了一种带有落角和视场角约束的末制导律。建立了带有导弹自动驾驶仪二阶动态特性的末制导模型;构造了一种新型的滑模面并结合动态面控制给出了制导律的设计方法;利用Lyapunov稳定性理论,证明了制导系统的弹目视线角和弹目视线角速率是收敛的,结合构造的障碍Lyapunov函数和滑模面的特性证明了视场角始终满足约束条件;仿真验证了制导律的有效性。

考虑动态延迟特性的含攻击角度约束的制导律

针对打击固定或者缓慢移动目标时带攻击角度约束的制导问题,设计一种考虑导弹自动驾驶仪动态特性的制导律。基于平面内导弹-目标的运动模型,采用滑模变结构和非线性反步控制的方法,将导弹自动驾驶仪的动态延迟特性近似描述为一阶惯性环节,通过高增益的饱和函数,结合改进的开关项系数来消弱滑模抖振的影响,最终使视线角速率和导弹的弹道倾角分别趋于零和期望值。仿真的结果表明:该制导律下导弹能以期望的攻击角度命中目标,有效地克服控制系统的动态延迟对导引精度的影响,对参数的变化和外界的干扰有很好的适应性和鲁棒性,具有工程应用的参考价值。

考虑自动驾驶仪与角度约束的制导律设计

以末端拦截高机动目标为背景,针对带有攻击角约束和自动驾驶仪动态特性情形下的二维平面制导问题进行了研究分析。在提出固定时间终端滑模面基础上,通过自适应算法在线估计干扰的上界值,针对带有攻击角约束和自动驾驶仪动态特性的制导系统模型设计了自适应终端滑模制导律,使得系统状态在有限时间内趋于零附近任意小的区域。利用李雅普诺夫理论对所设计制导策略给出了严格的稳定性证明,仿真结果验证了所提制导方案的有效性。

交通流多预期延迟模型与数值仿真

为了更准确地描述交通流,考虑驾驶员反应延迟时间和前车信息的非均衡使用,建立一种多预期延迟跟驰模型。线性稳定性分析表明,驾驶员反应延迟时间的增加会降低交通流的稳定性,多个前车信息的使用可以提高交通流的稳定性。数值仿真的结果表明,减少司机的反映延迟时间和适当地增加前车信息都能提高交通流的稳定性。为尽可能少地引入输入变量,不均衡地利用前车的车间距和速度差信息是必要的;理论和数值模拟的结果均表明驾驶员反应延迟在交通拥堵的形成过程中起着重要作用。

考虑导引头和驾驶仪动态特性的自抗扰制导律

针对导引头和自动驾驶仪动态延迟作用下拦截机动目标的高精度制导需求,设计了一种自抗扰制导律。建立了考虑导引头和驾驶仪动态特性的制导模型状态方程,其把目标加速度视为外界干扰。然后采用能够估计并补偿系统所受扰动的自抗扰控制设计制导律,其对制导部件动态延迟及目标机动具有较好的适应能力。最后,针对四种拦截情况分别采用自抗扰制导律和比例导引律进行了数学仿真,结果表明该自抗扰制导律具有更优的制导性能。

恶劣天气条件下车辆换车道的安全模型

考虑雾天对驾驶员能见度的影响,提出雾天驾驶反应延迟时间模型.依据车辆换车道的行车特征,提出基于连续反向圆曲线的换车道几何描述模型.结合车辆跟车行驶模型,建立恶劣气象条件影响下车辆换车道的安全模型,制定了不同天气条件和能见度范围下禁止换车道的车道流量控制标准.采用历史事故资料分析和现场实验的方式,验证了换车道时距比与事故比之间的良好关系.

带扩张观测器的三维有限时间收敛导引律

为了保证视线角速率在弹目碰撞前收敛到零附近的较小邻域内,从而达到准平行接近的状态,基于自抗扰控制的不确定性估计补偿思想,应用反演控制方法设计了一种考虑导弹自动驾驶仪二阶动态特性和目标机动的三维有限时间收敛导引律。根据有限时间收敛控制理论,严格证明了系统的有限时间收敛特性;为抑制量测噪声,将传统跟踪微分器进行改进并应用于扩张状态观测器与反演控制的设计中。仿真结果表明,在自动驾驶仪响应延迟情况下,所设计的导引律能够导引导弹在有限时间内精确地拦截高速机动目标;改进的跟踪微分器精度高、响应快;基于改进跟踪微分器的扩张观测器估计效果理想。

带有攻击角约束的无抖振滑模制导律设计

考虑到自动驾驶仪的动态延迟问题和攻击角度约束问题,根据寻的导弹拦截逃逸机动目标设计了一种新的无抖振的滑模制导律。首先,对视线角进行三次微分可得到制导系统的状态方程;其次,根据制导系统状态方程设计滑模算法,通过选取满阶终端滑模(TSM)滑动流形避免了TSM的奇异问题,在控制输入的导数项中引入切换函数项进行扰动补偿,有效消除了控制器中的抖振现象;最后,将提出的控制算法应用到制导律的设计中,保证了视线角在有限时间内收敛到期望值。通过与现存的有限时间制导律对比,本文设计的制导律不仅能够补偿自动驾驶仪的动态延迟而且能够有效消除控制器中的抖振现象。数字仿真验证了所提出的控制算法在制导律设计中的有效性。