目标机动补偿的动能拦截器增量式制导方法

面向目标强机动、推力干扰、测量偏差的动能拦截器强抗扰末制导方法设计问题,提出一种目标机动补偿的大气层外动能拦截器增量式强抗扰末制导方法。通过回采推力传感信息、视线转率辅助微分信息,同时联合增量式制导方法与惯性时延的扰动估计方法,对目标机动等不确定性和内外部不确定性等带来的扰动进行实时补偿并融合至制导算法,从而实现复杂工况下拦截器对抗机动目标的制导系统扰动降级与鲁棒增强等目的。复杂工况下仿真结果表明:所提方法对强机动目标、测量偏差、推力干扰等多源扰动具有强抗扰能力,并且能够实现精确碰撞式拦截任务。

基于新型非线性函数的动能拦截器自抗扰姿态跟踪控制

针对动能拦截器在开展空间拦截任务时,对姿态控制系统快速性、准确性和鲁棒性的极高要求,提出了一种新型自抗扰控制方法.建立了动能拦截器姿态动力学模型,并将其转换为姿态跟踪误差二阶状态方程;基于自抗扰控制器中小误差大增益、大误差小增益的思想,设计了一种新型的非线性函数;基于该非线性函数,设计了一种新型的跟踪微分器,并且优化了扩张状态观测器和非线性控制器.将指定时间收敛的预设性能函数作为跟踪微分器的期望信号,可实现姿态误差按照预设性能函数收敛到期望值,且收敛时间可预先确定.利用伪速率(pseudo rate,PSR)脉冲调制器对连续控制力矩进行脉冲调制.数值仿真结果表明本文设计的控制方法具有较高的姿态控制精度,在面临环境扰动时具有较好的鲁棒性.

大气层外动能拦截器制导控制技术研究进展与展望

大气层外高速、大机动、多目标飞行器的拦截问题已成为当前空天防御体系构建面临的重大挑战和难点。首先,对近年来国外大气层外动能拦截器技术及飞行试验现状进行了梳理和总结;其次,对大气层外单一拦截器制导控制方法和多弹协同拦截制导控制方法的研究进展进行了综述;最后,对大气层外动能拦截器未来重点开展的关键技术进行了展望,以期为未来大气层外动能拦截器技术发展提供方向性参考和借鉴。

多拦截器总体拦截方案设计与分析

多拦截器(MKV,Multiple Kill Vehicle Interceptor)通过采用一个运载母仓携带多个小型动能拦截器对目标实施动能拦截,有望克服传统动能拦截武器多目标识别及拦截的难题.以MKV对远程弹道导弹多弹头中段拦截为背景,设计了MKV的总体方案,分析了MKV基本作战流程;并分别针对MKV制导策略、释放策略、MKV机动能力对拦截的影响以及MKV目标分配策略等几个关键问题开展研究.仿真分析表明,采用所设计的MKV方案能够实现对远程弹道导弹多弹头的拦截.

动能拦截器姿控与轨控方案设计及仿真

针对大气层外动能拦截导弹,建立了连续脉冲、间隔脉冲和单脉冲3种姿、轨控发动机推力模型,从减小发动机开关频率和提高制导精度着手,设计了发动机的开关门限控制规律。对动能拦截器末制导段弹道进行了仿真。结果表明,在目标不机动的情况下,靠姿、轨控发动机提供的机动过载,可实现动能拦截器与目标的直接碰撞;在目标机动的情况下,受姿、轨控发动机推力大小和开关机次数的限制,直接侧向力提供机动过载和维持姿态稳定的能力有限,为使脱靶量达到最小,应优化选择动能拦截器在中末制导交班时刻的弹道倾角和弹体姿态角。

基于Terminal滑模的动能拦截器末制导律研究

针对大气层外动能拦截器的精确拦截问题,给出了一种基于Terminal滑模的鲁棒末制导律设计方法。在不考虑动能拦截器姿态运动的情况下,建立了动能拦截器纵向平面和侧向平面内的相对运动方程,并通过在末制导滑模中引入非线性项,去除了传统变结构制导律中的切换项,保证制导系统具有全局快速性。仿真结果表明Terminal滑模应用于动能拦截器精确末制导律设计中的有效性,较之传统的比例导引和变结构制导方法,能有效抑制视线的发散,对目标机动具有更强的鲁棒性,并具有更高的拦截精度。

基于满意度的WebServices交易市场模型研究

在WebServices组合过程中,最重要的问题就是如何发现最合适的服务,提出应根据QoS选择WebServices。基于 Agent和Web服务技术构建了一个电子交易市场框架,用来发现Web服务并进行交易;假设WSDL中已包含QoS参数,则 综合QoS参数提出了满意度的概念并给出了形式化的定义,满意度最大的WebServices即为所选。

一种优化PWPF调节器在动能拦截器末制导中的应用研究

应用PWPF(Pulse Width Pulse Frequency)调制技术研究空间动能拦截器的末制导律设计问题。针对PWPF调节器参数设置上的局限性,提出了一种非线性优化目标函数,综合考虑了PWPF调节器的线性工作区要求及脱靶量、燃料消耗量等制导系统的性能指标要求。利用提出的优化目标函数,应用遗传算法对PWPF调节器参数进行优化设计,并进行了仿真研究。仿真结果表明了该方法的有效性。

动能拦截器末制导控制系统建模与仿真

对动能拦截器末段拦截的制导与姿态控制系统进行建模和仿真分析。首先建立末制导系统模型,其中包括拦截器结构模型、六自由度动力学与运动学模型、测量模型和制导控制律模型。重点分析了拦截器质心位置误差和发动机推力偏心造成的推力和力矩误差,以及由此造成的轨控系统与姿控系统的相互影响。采用一种分段末制导律,并将基于相平面分析的方法用于姿态控制律设计,以克服干扰力矩的影响。仿真分析表明,采用相应的轨控和姿控方案,能保证系统的稳定性,对目标进行成功拦截。

固体动能拦截器研究初探

简介了固体动能拦截器的研究意义、用途及构成,分析了国外研究及应用现状。对固体动能拦截器动力控制设备,即三轴稳定的和直接作用力两种推力矢量控制系统方案进行了讨论。

动能拦截器拦截战术弹道导弹的脱靶量仿真

在末制导段采用动能拦截器拦截战术弹道导弹,可以利用其快速响应的直接力控制技术提高命中精度,达到直接碰撞杀伤目标的目的。本文探讨了动能拦截器在末制导段拦截战术弹道导弹的轨道和姿态控制规律,建立了拦截的脱靶量仿真数学模型。在此基础上,对在不同给定误差条件下的拦截脱靶量进行了仿真计算与分析。

大气层内动能拦截器的脱靶量分析

动能拦截器以直接碰撞的方式攻击目标,与传统导弹相比,其零脱靶需求对导弹提出了更为严格的要求。从分析影响脱靶量的各因素入手,应用理论推导和数字仿真的方法,分析了要实现零脱靶量拦截,导弹各系统需满足的一些条件。所得结论具有一定的工程应用价值。

基于自适应鲁棒反演的固体动能拦截器姿态跟踪控制

针对固体动能拦截器姿控发动机推力恒定、分散式布局控制力矩的强耦合特性及系统模型存在不确定特点的拦截器姿态稳定跟踪控制问题,提出了一种基于自适应鲁棒反演的新型姿态控制器设计方法。充分考虑姿态控制系统中三通道及姿控推力间的相互耦合关系,建立了姿态控制耦合模型,利用反演及滑模方法设计了实际与虚拟控制量。通过自适应方法对系统内各通道间的耦合及不确定项进行估计及补偿,提高了姿态控制的精度。基于PWPF调制方法,将设计的连续控制量解算成可直接用于姿态控制的脉冲控制量,实现了拦截器的数字变推力控制。仿真结果表明,所设计的姿态控制算法在参数摄动及存在不确定干扰的情况下,仍满足姿态稳定跟踪要求。

基于空基拦截器的高超声速飞行器防御拦截

高超声速飞行器的防御技术一直是空间攻防对抗技术领域的一个难点,尤其是近年来发展的临近空间高超声速巡航飞行器更给现有的防御体系带来了新的挑战。介绍临近空间高超声速飞行器的目标特性,针对其探索一种基于空基拦截器的防御策略,重点探讨空基拦截器防御的关键技术与难点,并通过运动学建模与仿真从拦截器的制导方法与导引规律方面对空基拦截器策略进行分析。

大气层外拦截器末段轨控发动机开关控制律

针对处于末段飞行的大气层外拦截器设计了轨控发动机开关控制律。拦截器在飞行过程中轨控推力以持续定常方式或小脉冲方式施加在垂直视线的方向,目标具有一定的机动能力。首先分析了拦截器轨控推力作用下视线转率的变化规律,在此基础上,根据脱靶量的要求设计了拦截器轨控发动机开关控制律,其中考虑了目标机动、瞄准点切换以及小脉冲工作方式对视线转率的影响。仿真表明了该控制律理论上的可行性。

拦截器末制导段误差模型的建立与仿真

针对大气层外高速飞行的动能拦截器,描述了末制导段拦截器的六自由度运动学方程。考虑到拦截器实时飞行过程中存在一定的误差,包括惯导误差、导引头测角偏差、动力系统误差和质心漂移,建立了拦截器在末制导段的误差模型。采用修正比例导引法设计末制导轨控规律及时补偿拦截器的法向需用过载,并使拦截器的姿态始终跟踪弹目视线。仿真结果验证了该误差模型的合理性,并在保证拦截器姿态稳定的情况下能有效实现拦截器末制导段的制导控制,且满足一定的脱靶量要求。

大气层高层功能拦截器侧窗定向方位研究

大气层高层作战的动能拦截器多采用侧窗探测的结构布局,侧窗定向方位对其拦截效果有重要的影响,但定向方位的选择却受诸多因素制约。在一定理想化假设的基础上,研究了末段交战过程中视线转率的变化规律,从理论上分析了由侧窗定向产生的攻角对拦截结果的影响,得到了只考虑气动力影响下的最佳定向方位;然后综合考虑气动力、轨控系统、姿控系统的影响,给出了不同作战高度下侧窗定向方位的选择方法。数字仿真结果表明,此种方法能够满足侧窗探测的要求,且在大多数情况下只需一次定向即可完成拦截。

侧窗探测动能拦截器末段轨控方案

针对侧窗探测动能拦截器(SWDKKV)的末段轨控问题,基于变结构控制理论提出了一种新的轨控方案。首先考虑侧窗约束,建立了三维空间下的轨控模型。随后,针对侧窗探测动能拦截器只能输出定常开关推力及具有姿态定向约束的特点,提出了一种新型变结构滑模面,基于所提出的滑模面设计了适合于末段拦截的bang-bang形式的轨控方案,采用Lyapunov稳定性理论严格证明了所提出方案的稳定性。为了降低喷气消耗,设计了滑模死区,且研究了能够保证命中精度的滑模死区的参数取值范围。仿真结果表明,所设计的轨控方案可确保动能拦截器直接撞击目标,设置滑模死区可以在保证命中精度的同时降低喷气消耗。

一种适用于大气层外动能拦截器的末制导律

针对大气层外动能拦截器拦截问题,设计了一种简单有效的末制导律。推导出计算零控脱靶量一种新的解析表达式,由于在推导过程中考虑了两飞行器间重力差影响,得出的表达式相对于将两飞行器重力差简化为零重力模型得到的解析式具有更高的精度;根据平行接近法原理利用此表达式推导出一种简单的末制导律;详细介绍了脉宽调制(PWM)式实现变推力控制的方案,仿真中在考虑发动机工程约束的情况下,利用PWM技术对提出的制导律进行验证。对机动目标进行拦截仿真显示,提出的制导律在取得良好拦截精度的同时表现出较强的鲁棒性。

基于反馈线性化的动能拦截器姿态控制研究

动能拦截器进入末制导阶段时经常需要进行大角度姿态机动,这时拦截器姿态控制系统具有非线性、强耦合、多输入多数出(MIMO)的特点。现针对动能拦截器模型的非线性和不确定性,提出PID神经网络自适应逆控制方法对拦截器飞行姿态进行控制。首先基于精确反馈线性化方法将系统解耦成三个独立的子系统,然后应用基于PID神经网络的自适应逆控制方法分别设计每个子系统的姿态控制器。该方法将PID神经网络控制与自适应逆控制相结合,对于拦截器姿态控制系统中的建模误差以及外部干扰具有较强的适应能力。仿真结果证明了该方法的有效性。