基于预设性能的导弹拦截鲁棒智能制导律

针对具有模型不确定性的导弹拦截问题,研究了结合预设性能控制的复合学习方法。首先,建立了导弹拦截的制导控制一体化模型。为了保证对双方脱靶量的约束,基于预设性能函数来保证跟踪性能。考虑系统中的模型不确定性,为了提高系统在不确定性下的精度,构造了一种复合学习律来在线估计系统的未知非线性函数。最后,通过Lyapunov分析,证明了系统的稳定性。经过仿真验证,所提出的算法可保证成功拦截目标,并能保证跟踪误差在规定的性能曲线之内,证明了该算法的有效性。

一种组合动力飞行器上升制导方法

针对组合动力飞行器上升制导精度低、鲁棒性差的问题,提出了一种基于模型预测控制思想的轨迹跟踪制导方法。方法利用预测模型、滚动优化和反馈校正的策略,预测干扰因素对系统的影响,将原强非线性目标函数转换为线性目标函数,结合在线滚动优化获得上升最优制导指令,实现了存在不确定性情况下组合动力飞行器对基于高度-速度剖面的标称轨迹的高精度制导。以某组合动力飞行器为研究对象进行了纵向平面内仿真分析,仿真结果验证了上述方法在气动参数拉偏情况下,系统能够较好的跟踪期望轨迹。

考虑建模误差的拦截弹制导控制一体化设计

针对拦截弹末段的制导控制问题,改善已有建模结果,采用智能控制方法设计一体化控制律。考虑近似线性化和忽略耦合因素引起的建模误差,采用模型误差补偿改进拦截弹动力学模型;结合弹目相对运动非线性模型,建立面向拦截弹末段的制导控制一体化(IGC)模型。对此非匹配型非线性系统,利用自适应动态面控制方法进行控制器设计,不仅消除系统非匹配不确定性对系统性能的影响,同时避免了传统反演法的微分膨胀问题,得到控制目标与执行机构指令之间的直接关系。通过与忽略建模误差的IGC拦截仿真比较,实验结果表明本文IGC控制效果的优越性。

基于滑模方法的空空导弹一体化制导控制律设计

对于目标任意机动的三维拦截情况,空空导弹一体化制导控制系统模型呈现非线性、耦合和不确定特性,使控制器设计困难。为此,首先对导弹非线性耦合控制系统模型进行简化,得到三通道近似线性化模型,同时认为通道间的耦合项未知有界。在此基础上,推导俯仰和偏航通道的一体化制导控制系统模型。之后考虑干扰的不确定性,利用滑模控制响应快速、对参数变化及扰动不敏感等优点,设计了空空导弹一体化滑模自适应制导控制律,并基于Lyapunov理论证明了其稳定性。数值仿真结果表明,目标任意机动情况下,该一体化制导控制律不仅能够保证导弹命中精度,而且可同时保证弹体姿态的稳定,相对于传统方法,该方法有更好的拦截效果。

舰空导弹制导与控制一体化三维模型建立

为了提高舰空导弹拦截掠海飞行导弹的成功率,研究了导弹制导与控制一体化三维模型的建立问题。根据导弹的动力学方程以及导弹-目标的相对运动方程,推导出了垂直于视线方向上的相对速度与导弹攻角以及侧滑角之间的关系,并且将通道间的耦合项视为不确定项进行处理,建立了舰空导弹制导与控制一体化三维模型。该模型具有严格反馈级联形式,并且把制导信息引入到控制系统中。所建立的制导与控制一体化三维模型能够通过一系列的反演过程,由导弹-目标的相对运动信息直接形成舵偏控制信号。

城市区域交通信号控制与交通诱导协同模型研究

为了有效缓解城市区域交通拥堵,以区域路网总行程时间最小为目标,引入饱和度、有效绿灯时长、周期时长和相位差作为约束,构建了一种城市区域交通信号控制与诱导协同的一体化模型,并提出了一种基于MapReduce的遗传算法对协同模型进行求解.通过VISSIM仿真实例验证所提出的协同模型和求解算法,实验结果表明:实施协同以后,区域路网中各路段的流量得到了均衡,减少了区域路网的总行程时间,提高了模型求解的效率.

无人艇自适应路径跟踪控制方法设计与验证

针对航行环境变化下的无人水面艇路径跟踪控制问题,本文设计了一种基于特征模型的全系数自适应控制算法和矢量场(VF)制导算法的无人水面艇(USV)自适应路径跟踪控制器。采用特征建模方法建立了无人水面艇的特征模型,并结合电机输入指令和差分GPS、电子罗经的数据实现对USV特征模型参数的在线计算;依据全系数自适应控制理论设计了无人水面艇艏向和速度协同控制器,并根据在线辨识特征模型参数在线调节控制器的参数;采用VF制导算法设计并实现无人水面艇的自适应路径跟踪控制器。通过Gazebo仿真软件进行仿真实验与武汉理工大学“iNav-IV”型无人水面艇实船实验,验证了该方法的有效性和实用性。

BTT导弹三维制导控制一体化建模与仿真

针对带有一定机动能力的飞行目标,结合弹目运动关系与导弹自身的动力学特性,给出了倾斜转弯(BTT)拦截导弹的俯仰、滚转、航向三通道独立制导控制一体化(IGC)设计。首先分别建立三通道数学模型,并给出了指令信号的计算形式,随后设计了基于动态面的IGC反步控制算法,最后在三维空间下进行目标拦截仿真验证。仿真结果表明,所建立的三通道模型能够充分描述目标与导弹之间的运动关系,设计的算法能够实现导弹对目标的精确拦截,且具有一定的抗机动能力。

高超声速飞行器末端导引与控制一体化研究

针对高超声速飞行器末制导阶段参数不确定性和耦合性强的特点,提出了导引与控制协调的一体化设计思路,建立了非线性受扰动的导引与控制一体化控制模型。结合自适应比例导引律特点,通过分段对模型简化,降低了控制律的设计难度。针对气动模型非线性不精确问题,给每段设计了鲁棒自适应BackStepping滑模控制器,再将各段控制律在时间上融合。针对控制回路饱和与延迟特性,提出一种将导引指令缩放和相位提前的修正方法。仿真结果表明,所提方法可行有效,鲁棒性强。

固体导弹助推段自抗扰制导控制一体化设计方法

针对存在建模误差及外部干扰情况下的固体导弹助推段制导控制一体化(IGC)设计问题,给出一类自抗扰制导控制一体化设计方法。首先考虑质心运动与绕质心运动间的耦合,结合轨迹线性化方法建立了面向控制的固体导弹助推段制导控制一体化设计模型。采用扩张状态观测器(ESO)实时估计系统建模误差与外部干扰,进而基于反步法结合反馈线性化方法,提出一类考虑质心运动与绕质心运动间的耦合作用的自抗扰制导控制一体化设计方法,并通过Lyapunov稳定性理论证明了该制导控制一体化设计方法可保证闭环系统的稳定性,解决了传统制导控制系统分离设计方法无法保证闭环系统稳定性的问题。最后,数值仿真校验了本文所提的助推段自抗扰制导控制一体化(ADRIGC)设计方法的控制性能及抗干扰性能。

空地制导炸弹综合飞行/火力控制系统研究

分析了空地制导炸弹综合飞行/火力控制系统(integrated flight/fire control,IFFC)构成,以此为平台,对IFFC系统的核心内容——动态火控解算算法展开研究。基于角度积分的方式,提出弹道末端变步长角度积分算法,应用于快速、准确地模拟投放域;以快速解算算法为基础,建立连续计算投放域(continuously computed release region,CCRR)的数学模型,推导方向、距离瞄准原理公式,实现对地作战的自动瞄准、攻击。仿真结果验证了算法的良好性能,达到了很好的作战效果,适用于严格要求实时性、精确性及灵活性的机载作战任务软件设计。

带落角约束的导弹制导控制一体化设计综述

导弹制导控制一体化技术是将制导系统和控制系统综合进行设计,可以充分发挥导弹的整体性能,提高命中精度。为了加强毁伤效果,考虑落角约束是一体化设计中的热点研究问题。针对倾斜转弯导弹,首先,建立了导弹运动模型和弹目相对运动模型,这是一体化研究的基础;随后,对现有研究方法进行分类和归纳;最后,梳理了目前制导控制一体化研究存在的问题以及发展趋势。

高超声速飞行器俯冲段制导控制一体化设计方法

针对高超声速飞行器高速俯冲飞行段制导控制系统设计问题,建立了俯冲飞行段制导控制一体化低阶设计模型,提出了一种新颖的六自由度(6DoF)制导控制系统设计方法。基于目标-飞行器三维空间相对运动模型和坐标系转移关系建立了三维全耦合俯冲相对运动模型,推导得到了飞行器加速度在弹道坐标系三轴的分量与飞行器三通道角速率间的解析模型,进而结合飞行器绕质心动力学模型建立了以气动舵偏角为控制输入的俯冲飞行段制导控制一体化低阶设计模型。该制导控制一体化低阶设计模型降低了俯冲飞行段制导控制系统的模型阶数,减少了六自由度制导控制系统的设计参数,省略了传统设计方法中根据期望过载反求气动欧拉角的过程;同时利用解析模型替代了传统方法中姿态控制环路的跟踪控制过程,简化了制导控制系统的设计流程,为制导控制一体化设计提供了一种新的分析思路。数值仿真结果验证了本文提出的制导控制一体化设计方法的有效性和鲁棒性。

基于Nussbaum增益滑模自适应控制的导弹制导控制一体化设计

采用Nussbaum增益滑模自适应控制方法解决导弹制导控制一体化设计问题.充分考虑一体化模型具有通道间耦合、气动建模不确定性、气动参数摄动和目标机动引起的干扰等特点,基于自适应控制对未知量的辨识能力和滑模控制的抗干扰能力,以及Nussbaum增益控制对系数不确定系统所具有的较好的控制能力,设计Nussbaum增益滑模自适应控制律,并证明系统的稳定性.仿真结果验证了所提出方法的有效性.