一种交班时刻性能最优的中制导律设计与仿真

在最优预测中制导律的基础上,提出预测交班点的概念,设计一种使导弹在中末制导交班时刻性能最优的中制导律.新的中制导律保证在中末制导交班点处,导弹中制导段末速度最大,导弹与目标的相对几何关系达到最佳.这样在末制导开始时刻,导弹的初始条件处于最优状态,有利于提高导弹在末制导段的拦截能力,减小脱靶量,提高拦截精度.数字仿真的结果表明,所提出的中制导律能够达到的设计要求的性能指标,与最优预测中制导律相比较,在交班段航向误差较小,能够有效地减小最终的脱靶量,提高制导精度.     

基于非奇异Terminal滑模的导弹末制导律研究

结合导弹拦截的精确末制导问题,提出了一种基于非奇异Terminal滑模的鲁棒末制导设计方法。基于Terminal滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够在有限时间内收敛到零的思想,在末制导滑模中引入非线性项,代替传统线性变结构滑动模态的设计,同时将目标的机动加速度视为已知的有界扰动,并实时对极值进行自适应估计,推导出一种非奇异Terminal滑模制导律(TSMG)。导弹在TSMG制导律的导引下,弹目视线角速度可以快速收敛,从而保证导弹有很高的命中精度。仿真结果表明非奇异Terminal滑模制导律设计的有效性。     

基于强跟踪滤波器的再入飞行器制导律设计

研究了气动模型存在误差情况下高超声速再入机动飞行器的制导律设计问题。首先用强跟踪滤波器对气动参数进行估计,然后根据估计值与标称值的偏差对攻角和倾斜角进行修正,最后对原始非线性方程沿着标称轨道线性化得到线性偏差方程,并利用线性二次型最优调节器原理设计控制律。仿真结果表明所设计的制导律可以大幅度减小由于气动模型误差而引起的落点偏差。     

基于随机变结构控制理论的再入弹头制导律

建立了机动再入弹头随机数学模型,根据攻击目标的要求选择合理的滑模变结构开关面.利用随机变结构控制理论,并结合再入弹头的运动学与动力学方程,获得再入弹头的变结构制导律,并证明了滑动模态的可选性和击中目标时刻满足要求的终端条件.通过计算机仿真验证了所推导的制导律的正确性及对干扰和系统参数误差的鲁棒性.上述变结构控制算法对再入机动弹头制导系统的设计具有一定的应有参考价值.     

前向拦截的三维制导模型及制导律设计

为了解决拦截器导引头的气动加热问题,提出了前向追踪(Head Pursuit)制导方法。该方法是将拦截器导引到目标轨道的前方并沿着和目标相同方向飞行,而在目标轨道的前方拦截目标,要求拦截器的速度低于目标的速度。在建立了目标和拦截器的三维制导模型基础上,采用全局二阶滑模控制理论设计了二阶滑模HP非线性制导律。并在考虑目标机动加速度未知的情况下,设计了观测器对目标机动加速度进行估计。通过拦截器拦截目标的弹道的数字仿真验证了制导模型和制导律的正确性。     

基于摄动制导的弹道导弹发射诸元的仿真算法

实现了一种基于摄动制导的弹道导弹的发射诸元算法。给定发射点与瞄准点的地理位置，通过一种迭代方法求解发射方位角和标准关机时间，并以此确定自发射点到瞄准点的标准弹道。采用求差法解算摄动制导的关机方程与导引方程系数。最后给出诸元计算软件流程图。将该软件应用于某导弹六自由度飞行仿真系统的发射诸元计算，论证了该算法的可行性。     

基于自适应滤波的高超声速滑翔目标三维跟踪算法

针对临近空间高超声速滑翔飞行器机动模式复杂,单一运动学模型难以完成三维跟踪的问题,提出一种三维跟踪方法.将飞行器机动弹道分为纵向和横向弹道,根据飞行器机动特性,在纵向上将加速度建模为零均值的二阶时间自相关随机过程,在横向上采用Singer模型和匀加速模型进行交互多模型(interactive multiple mode...     

高超声速滑翔飞行器动态逆解耦跟踪控制方法研究

针对临近空间高超声速滑翔飞行器再入段俯仰偏航以及滚动三通道运动存在非线性耦合严重的情况,建立了高超声速滑翔飞行器的多变量强耦合非线性时变倾斜转弯控制模型,提出了一种将过载控制转化为所需迎角侧滑角及滚转角误差的三通道联合跟踪控制方法,根据高超声速滑翔飞行器制导回路快速性的动态性能要求,设计了一种基于非线性动态逆及状态反馈的解耦综合控制器,闭环仿真结果表明该方法能够实现三通道运动解耦控制和制导指令跟踪,满足系统动态性能的要求。     

大落角机动目标逆轨拦截最优滑模制导律设计

针对阵地防空中大落角机动目标较难拦截的问题, 首先采用最优控制理论设计了具有攻击角约束的最优制导律, 为提高最优制导律的鲁棒性,结合变结构控制理论设计了带攻击角约束的最优滑模制导律。考虑到目标弹道倾角通常难以测量的问题, 采用扩张状态观测器对目标弹道倾角进行估计。基于李雅普诺夫稳定性理论对最优滑模制导律进行稳定性分析, 设计了能保证系统稳定的参数变化函数。仿真结果表明, 最优滑模制导律能以期望的攻击角和较小的脱靶量命中目标, 制导过程中指令变化较为平稳, 对目标的加速度机动具有较强的鲁棒性。     

INS/GPS制导炸弹非奇异Terminal滑模制导律设计与仿真

针对INS/GPS制导炸弹的特点,提出了有落角约束的非奇异terminal滑模鲁棒制导律.该制导律能够保证在末制导阶段获得一个陡峭的飞行弹道,以减小高度测量误差的影响;同时具有强鲁棒性,能抑制视线角速度测量噪声,确保炸弹在大空域工作环境下有高的制导精度.以某型INS/GPS制导炸弹为例进行了仿真计算,仿真结果表明该制导律的有效性与可行性,为INS/GPS制导炸弹制导和控制系统设计提供了一种适用的方法.     

污水处理过程的奇异摄动模型仿真研究

活性污泥污水处理过程是一个多时间尺度的大规模非线性系统。其数学模型非常复杂,不便于进行控制系统的设计。为了从控制和优化的角度促进活性污泥数学模型的应用,以活性污泥一号模型（ASM1）为基础,COST 624 benchmark为平台,采用奇异摄动法并结合灵敏度分析法使系统降维。建立了活性污泥奇异摄动模型。简化后的模型组分、反应过程和参数的数量都少于ASM1。仿真结果表明简化模型与原有模型的动态特性基本一致,证明了该算法的有效性。     

火烧油层燃烧前缘传播特性的摄动分析

针对目前现场模拟火烧油层中网格划分尺度相对于燃烧前缘过大的局限性,将燃烧模型分为三个独立区域,基于充分大而有限的燃烧反应活化能假设,应用移动坐标系和奇异摄动法导出了燃烧温度和燃烧波前锋速度近似解,并在岩心尺度模型上与有限差分数值解进行了对比.结果表明,注气速度对火烧油层正向燃烧的燃烧动态影响很大;岩心尺度下奇异摄动解与有限差分数值解相一致,说明奇异摄动法求解火烧油层前缘问题可行.     

基于奇异摄动理论的非仿射非线性系统的渐近稳定

基于奇异摄动理论结合动态逆设计的控制方法,研究了一类非仿射非线性系统的渐近稳定问题.通过将控制律定义为一个快动态系统的解,使原系统的状态能够准确地跟踪参考系统,且跟踪误差为零.同时给出了系统吸引区内的一个正不变子集,并证明了系统状态能够在有限时间内进入该子集,最终实现渐进稳定.用该方法构造的控制器实现起来较为简单,仿真结果表明了理论方法的有效性.     

主动雷达型空空导弹最优末制导律工程研究

构造了拦截加速机动目标的空空导弹末制导状态模型。提出了脱靶量和横向加速度综合最小的导引指标,并用线性二次型的形式求解了最优导引律。从工程应用的角度出发,设计了能用于主动雷达制导弹的次优末制导律。大量的仿真试验表明,该导引律的性能好于比例导引律平均脱靶量小20.3%,所用横向加速度小28.1%,成功拦截率大13%。     

用强迫奇异摄动方法求解非线性微分对策问题

本文介绍了一种用强迫奇异摄动技术近似求解非线性微分对策问题的方法,接着讨论了此方法的使用条件,最后按此方法求解了一个微分对策导引律的实例。     

双参数奇异摄动问题并行多步混合方法的误差分析

奇异摄动初值问题出现于很多实际应用中。它们可被看作一类特殊刚性问题。但因它们的特殊的结构,而不能完全被B-理论覆盖。目前已有线性多步法、Runge-Kutta方法、Rosenbrock方法、一般线性方法关于奇异摄动问题的定量误差分析结果。给出了一类A(α)-稳定的并行多步混合方法关于双参数奇异摄动初值问题的定量误差分析结果;数值试验进一步表明了结论的正确性。     

一类随机摄动系统的最优控制与仿真

在内模控制(IMC)结构下对控制能量存在约束时一类随机摄动系统的最优控制及其仿真方法作了探讨。首先在鲁棒重新设计的基础上,针对一类随机模型误差的描述提出了一个平均意义上的包含跟踪误差和控制能量的性能指标,然后通过谱分解极小化该性能指标导出一个最优的内模控制器设计方法,可以兼顾模型摄动和控制能量约束,最后根据随机摄动系统的特点进行仿真研究进一步说明了所得控制方法的有效性。     

基于有限外力扰动的OGY控制法

运用传统OGY控制法对混沌系统进行控制时 ,一个明显的缺点是系统进入到受控状态所需要的等待时间太长 ,致使OGY方法的控制效率较低。为此 ,对OGY方法进行了改进 ,提出了一种基于有限外力扰动的OGY控制法 ,即通过对原始系统施加一个有限外力 ,来缩短系统进入受控状态的等待时间 ,从而提高了OGY方法的控制效率。同时 ,对方法的有效性进行了严格的理论分析。最后利用Logistic映射和Henon映射进行了数字模拟 ,验证了该方法的有效性和实用性 ,并展示了OGY方法的一些重要特性。     

基于零控曲面的拦截导引方法

迎面拦截弹道研究在导弹防御系统中具有重要意义。介绍了一种零曲面拦截方法，其目的是首先将拦截器调整到零控曲面，以避免拦截器在末弹道导引中出现过载，影响拦截效果。根据目标和拦截器的实际运动特性对拦截器的动力学和运动学模型进行了简化，并讨论了迎面拦截的末弹道约束条件。仿真结果表明该导引方法能够在初始阶段迅速将拦截器调整到迎面拦截状态，满足拦截的快速性和拦截精度要求。     

基于扰动方法和广义K-L变换的人脸特征抽取

对广义最佳鉴别矢量的求解方法进行研究,根据矩阵的扰动理论和广义K-L变换,提出了一种改进的求解广义最佳鉴别矢量集的解析算法。由于该算法一次性地求出了所有广义最佳鉴别矢量,而无需迭代,因而节约了计算时间,且识别率高。在ORL人脸数据库的数值实验,验证了上述论断的正确性。