拦截机动目标的一种鲁棒末制导律设计

为拦截空间机动目标,将目标的机动加速度视为外界干扰,建立纵向平面内拦截器与目标间非线性相对运动的动力学模型;用反馈线性化与线性H∞理论相结合的方法,设计了一种新的鲁棒末制导律,并通过数字仿真结果验证了该末制导律的有效性。该末制导律对外界干扰具有较强的鲁棒性,既可在目标以多种形式机动逃逸时使拦截器能以特定速度直接撞击目标,还可使拦截过程中拦截器与目标的视线角速度保持在较小的数值范围。同时,文中的方法避免了应用非线性H∞理论求解Hamilton-Jacobi-Issacs偏微分不等式的繁琐,简化了求解过程。     

拦截机动目标的一种鲁棒末制导律设计

为拦截空间机动目标,将目标的机动加速度视为外界干扰,建立纵向平面内拦截器与目标间非线性相对运动的动力学模型;用反馈线性化与线性H∞理论相结合的方法,设计了一种新的鲁棒末制导律,并通过数字仿真结果验证了该末制导律的有效性。该末制导律对外界干扰具有较强的鲁棒性,既可在目标以多种形式机动逃逸时使拦截器能以特定速度直接撞击目标,还可使拦截过程中拦截器与目标的视线角速度保持在较小的数值范围。同时,文中的方法避免了应用非线性H∞理论求解Hamilton-Jacobi-Issacs偏微分不等式的烦琐,简化了求解过程。     

拦截蛇形机动目标考虑自动驾驶仪动态特性的最优制导律

针对目标蛇形机动及导弹自动驾驶仪动态特性对制导精度的不利影响,基于二维制导模型,推导了拦截蛇形机动目标考虑精确自动驾驶仪动态特性最优数值制导律. 设计了蛇形机动目标特性卡尔曼滤波器,分析了该最优数值制导律的具体实现方法. 仿真结果表明,卡尔曼滤波器对蛇形机动目标跟踪性能良好;采用蒙特卡洛仿真技术,证实了该最优数值制导律比已有拦截蛇形机动目标最优制导律制导性能高,能有效降低目标蛇形机动及自动驾驶仪动态特性造成的不利影响.      

三体对抗中的自适应协同突防策略

针对三体对抗中由目标飞行器释放的弱机动防御弹难以精确打击高机动来袭拦截弹的问题,提出了一种目标-防御弹的自适应协同突防制导策略。首先,根据已知的拦截弹的制导策略和运动信息,以最小化脱靶量和控制代价为目标,通过系统降阶,利用最优控制理论设计了目标-防御弹的最优协同制导律。接着,考虑实际攻防对抗中拦截弹制导策略未知的情况,采用基于平方根容积卡尔曼滤波的多模型自适应滤波器估计拦截弹的制导策略和运动信息,利用模型概率对各模型的最优协同制导律进行混合输出,得到自适应协同突防制导律。仿真结果表明:最优协同制导律能让目标飞行器协助防御弹在不具备机动能力优势的情况下成功打击拦截弹,且脱靶量小于0.1m;自适应协同制导律能够准确地估计拦截弹的运动状态,并使得防御弹在目标飞行器配合下以较小的控制代价精确地打击拦截弹,脱靶量有97%的概率落入小于0.765m范围内。     

滑模干扰观测器的反机动目标末制导律设计

针对大气层外拦截器拦截机动目标的末段制导问题,提出基于滑模干扰观测器的滑模制导律设计方法。建立基于视线的拦截器-目标相对运动方程,采用滑模控制理论,设计使纵向平面和侧向平面内的视线角速率趋于零的制导律。通过超扭曲滑模干扰观测器,估计目标机动,从而补偿制导系统中的不确定项,并避免滑模切换控制的抖动问题。反机动目标末制导仿真结果表明,所研究的滑模制导方法具有满意的制导精度和鲁棒性。     

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。     

基于目标机动检测的集成估计与制导方法

基于传统的估计器和制导律独立优化设计方法在实际的目标拦截情形中如有界控制、饱和状态变量等其综合性能不是最优,同时目标机动估计延迟对拦截导弹寻的性能具有较大影响,将估计器和制导律集成考虑,给出一种适用于随机机动目标拦截的自适应集成估计与制导方法。该方法主要由滤波器组、制导律组和1个目标机动命令切换时间检测器构成。检测器为广义似然比检测器,对目标机动特征如目标机动突变时间和突变量等进行检测,并由检测时间对滤波器和制导律进行在线选择,从而削弱估计延迟对导弹寻性能的影响。基于Monte Carlo试验法进行仿真。研究结果表明：该集成估计和制导设计方法与具有单一滤波器和制导律的方法相比,可有效提高导弹单发命中概率。     

具有碰撞角度约束的微分对策制导律

为改善拦截导弹战斗部毁伤威力,针对其碰撞角度约束问题进行了研究。采用终端投影变换进行系统降阶,并基于线性二次型性能指标,推导了一种考虑碰撞角度约束的微分对策制导律。对其制导增益、鞍点解的存在条件和理想拦截性能进行了研究。制导律的推导基于最坏目标机动情形,不受限于具体的目标机动形式,尤其适用于目标机动无法预测的拦截情形。非线性系统仿真表明当拦截导弹具有足够的机动性能时,即使目标机动或存在一定的指向误差,该制导律的脱靶量和碰撞角误差仍约为0。     

一种基于RBF神经网络增益调节的三维鲁棒导引律设计

针对导弹-目标相对运动三维非线性模型,采用满足输入-状态稳定性理论的非线性导弹导引律,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络动态调节自主学习能力,得到一种能根据视线角速度变化情况动态调节非线性导引律增益的控制律,可以避免因增益固定而目标机动性大引起脱靶量增大的情况.该导引律在目标做多种机动时也能对其进行跟踪和有效拦截.仿真结果表明,该控制律具有良好的自适应能力且便于实现.     

非奇异终端滑模导引律

针对拦截机动目标问题,提出了一种基于非奇异终端滑模技术的导引律.非奇异终端滑模面同时包含目标视线角速度和期望的目标视线角2种信息.通过引入非线性滑模面改善系统的收敛特性,可实现闭环系统状态的有限时间收敛,并可大幅度改善系统性能.目标视线角速度在有限时间内收敛到0,可以满足导弹对目标零脱靶量的要求;目标视线角在有限时间内到达期望值,可以保证导弹击中目标时的姿态.将目标加速度机动作为未知的有界扰动,利用变结构控制的不变性,使制导律对目标机动具有鲁棒性.该导引律形式简单,易于工程实现.对2种不同的目标机动进行仿真,结果表明该方法具有强的鲁棒性,可以保证较高的制导精度.     

基于单神经元的卫星制导炸弹次最优制导律设计

为了满足卫星制导炸弹大着地角的弹道要求,基于单神经元进行了次最优制导律设计。首先建立了卫星制导炸弹运动状态方程,根据导出的次最优制导律形式构造了神经元,在此基础上建立了自适应参数优化回路,得到优化参数。利用设计所得的制导律进行了卫星制导炸弹六自由度全弹道仿真。由仿真结果与使用比例导引律的计算结果的比较可知,该文方法使弹着角增加了60％,避免了最优制导律的复杂推导过程。通过该文方法可直接得到适用于工程和仿真计算的形式简单的次最优制导律。     

非线性系统的递推最小二乘自适应模糊控制

提出了一种可有效消除被控系统不确定性的自适应模糊控制方法．该方法采用模糊逻辑系统（FLS）来辨识系统的未知函数，并采用连续形式的递推最小二乘算法作为自适应律调节FLS权参数．该自适应律可保证FLS权参数稳定收敛，最终收敛至最佳值的一个很小邻域中，同时保证跟踪误差指数衰减趋于0．倒立摆仿真结果表明，采用该方法时，辨识的归一化平方误差小于2％，其相对跟踪误差较混合自适应控制方法减少了58％．     

含有时变延迟的双线性参数化系统的重复学习控制

针对一类含有时变延迟的双线性参数化时变系统,提出了一种新的重复学习控制方案.该方案假设未知时变参数、未知时滞和参考信号的共同周期是已知的,通过重构系统方程,有效地消除时变延迟的影响,采用微分—差分耦合参数周期自适应律估计时变和时不变参数,可以处理参数在一个未知紧集内周期性快时变的非线性系统,通过构造一个Lyapunov-Krasovskii能量函数,证明所有信号有界并且跟踪误差渐近收敛.给出了闭环系统收敛的一个充分条件.仿真结果验证了控制算法的有效性.     

毫米波制导攻击型无人机攻击机动目标制导律研究

对于攻击机动目标的攻击型无人机而言，其攻击精度受目标机动性的直接影响。为了提高攻击型无人机毫米波末制导系统的制导精度，在目标机动加速度模型的基础上，利用毫米波主动雷达导引头测得的无人机与目标相对距离和相对速度信息，研究了目标机动加速度的估计算法，并根据最小能量控制的指标提出了一种具有较强工程可实现性的攻击机动目标的最优制导律。仿真结果证明了该导引规律具有优良的特性。     

一类混合时变时滞混沌神经网络自适应同步研究

基于微分方程的拉萨尔不变集原理和自适应动态反馈控制技术,研究了一类带有完全未知参数和混合时变时滞的混沌神经网络的自适应同步问题,给出了保证两个具有相同结构但具有完全未知参数的时滞混沌神经网络同步的控制律的设计方法.在此自适应控制律的作用下,达到了同步与参数辨识同时进行的目的.所设计的控制律简单,易于实现.仿真示例验证了所提方法的有效性.     

具有不同结构与未知参数的混沌系统自适应同步、

根据同步控制方法并设计自适同步控制器，实现对具有不同结构与未知参数的Chen和Rossler混沌系统的同步控制，明确地给出了参数自适应法则．最后给出数值模拟来验证控制器的有效性．     

一种适用于高速拦截的滑模末制导律

实际导弹系统存在一系列的参数不确定性及外部扰动,而利用滑模变结构系统具有的抗干扰和抗参数摄动特性,可以设计出对干扰具有很好鲁棒性的滑模制导律（SMG）。但目前广泛采用的基于零化视线角率的滑模制导律在用于高速（高超声速）拦截情况时,由于相对速度大,视线角率在零点振荡剧烈,很容易导致系统的发散。针对这一问题,（西北工业大学航天学院）设计了一种新型滑模制导律,其并不要求时时将视线角率控制为零,而是随着弹目标距离的减小,自动适当地放宽对视线角率的约束,从而有效缓解了传统滑模制导带来的强振荡问题。最后通过某高超声速拦截导弹的六自由度拦截仿真来说明这种滑模制导律的性能。与传统滑模制导律相比,在高速拦截时,其制导指令的振荡问题得到明显缓解,同时还保留了滑模系统的鲁棒特性。     

拦截弹头的修正比例导引律

针对拦截战术弹道导弹这一特殊任务，首先分析了导引律设计面临的新问题和比例导引律的缺陷，在此基础上为了改善比例导引律，引入了目标机动加速度和导弹轴向加速度等信息，对比例导引律进行了修正，对导引律中各参数进行了优化。仿真结果表明修正比例导引律的过载分布合理，且形式简单，具有实用价值。     

参数未知的不同阶数混沌系统的广义投影同步

针对参数未知不同阶非自治混沌系统,先采用改进的广义投影同步和降阶方法,将不同阶数混沌系统的广义投影同步问题转化为相同阶数混沌系统间的广义投影同步问题。再利用Lyapunov稳定性理论和自适应控制方法,给出自适应控制器和参数自适应律,进而实现不同阶数混沌系统的广义投影同步,并且可以辨识驱动系统和响应系统的所有参数。数值模拟进一步证明了该方法的有效性。     

限制导弹落角和落点的最优制导律

推导一种能命中目标并保证大落角的最优制导律,在目标函数中用罚函数代替终点限制条件,利用拉格朗日乘子法和欧拉方程推导出使目标函数极小化的条件,得出以导弹侧向位移,侧向速度两个状态以及导弹速度,剩余飞行时间表示的最公有制导律,并可转化为可用硬件实现的由目标视线角和目标视线角速度两个状态表示的最优制导律。