多约束多输入拦截器姿轨一体化复合控制

针对临近空间动能拦截器,提出了一种高精度、低能耗的姿轨一体化复合控制方法。首先,基于拦截器运动学、动力学方程、执行机构特性及全捷联导引头结构,建立了全捷联姿轨复合控制拦截器制导控制系统模型;其次,利用反正切函数设计了包含体视线角约束的映射函数,并针对姿轨耦合问题,结合高阶滑模控制设计了姿轨一体化复合控制律,在满足体视线约束和交会角约束的同时,完成了多个控制任务;最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了控制律控制下系统的稳定性,并通过仿真验证了一体化设计方法的优越性、映射函数约束的有效性,以及控制律的鲁棒性。

天线罩误差下基于ADP的机动目标拦截制导策略

针对导弹导引头存在的天线罩误差,提出了一种基于自适应动态规划(ADP)的制导策略。不同于传统处理天线罩误差的估计与补偿方式,避免了估计过程中产生的误差影响。在导弹拦截机动目标的场景下,将拦截问题转化为鲁棒最优控制问题。设计了一种既可以消除天线罩误差和目标机动影响,又可以保证控制能量最小的代价函数。通过构造评价网络,利用自适应动态规划来求解近似鲁棒最优制导策略,并附加鲁棒控制项得到最终的机动目标拦截制导策略。采用李雅普诺夫稳定性理论证明了权值误差的一致最终有界和闭环系统的渐近稳定。仿真结果验证了所提出制导策略对天线罩误差下拦截机动目标的有效性。

基于Lyapunov方程的高超声速飞行器变结构控制

针对高超声速飞行器动态模型中存在的非匹配不确定性,提出了一种基于Lyapunov方程的滑模变结构控制方法。首先建立了具有非匹配干扰的面向跟踪控制的系统模型,通过引入非线性扰动观测器来估计非匹配干扰;其次提出了由速度子系统和高度子系统的扰动估计值构成的新的滑模面,并导出了针对非匹配干扰的滑模控制器。最后基于Lyapunov方程的稳定性判据出发证明了系统的稳定性,从中得到了2个子系统的跟踪误差精度和非匹配干扰的估计误差之间的关系。仿真结果表明该方法的正确性。

落角与视场约束制导控制一体化策略

针对考虑视场(FOV)约束和落角约束的高超声速飞行器高精度打击问题,提出一种基于自适应动态规划(ADP)的新型制导控制一体化(IGC)策略。首先设计一种融合视场角与落角约束的视场角指令,在视场角精确跟踪的同时实现精确命中并满足两种约束,从而将约束问题转化为跟踪问题;然后,借助干扰观测技术估计制导控制一体化模型中不确定性并引入到性能指标设计中,又同时将视场角约束与落角约束考虑进去,设计基于自适应动态规划的制导控制一体化方法。利用ADP的强化学习思想求解出最优控制策略,既保证高超声速飞行器的精准打击,又满足视场角约束与落角约束,而且兼顾了对不确定性的鲁棒性。仿真结果验证了本文所提方法的有效性与优势。