基于ISS稳定的三维导弹导引律

对已有的三维球坐标系导弹-目标相对运动模型进行适当变换,得到非奇异的导弹-目标相对运动的三维非线性模型,并对所得模型设计满足输入-状态稳定(ISS)的非线性鲁棒导引律.该导引律在跟踪机动目标的情况下,控制导弹-目标间相对距离,使其按指数渐近趋于零.仿真结果表明,所设计的导弹导引律实现了打击机动目标的目的,并且在鲁棒性方面具有优势,可为实际工程应用提供新的参考.     

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.     

一种基于落角约束的偏置比例导引律

为增大反坦克导弹的命中落角,提高毁伤效果,建立了击顶弹道末制导段的弹目相对运动模型,提出了一种基于落角约束的偏置比例导引律,并研究了落角约束对导引律法向过载的影响,通过设计盲区控制方案减小了命中点法向过载,最后基于导引弹道仿真与传统比例导引律以及两种其它类型的改进比例导引律进行了仿真比较. 仿真结果表明,该偏置比例导引律控制落角能力较强,同时具有较高的命中精度.      

带碰撞角约束的最优多项式制导律

针对导弹对地面静止目标的打击问题,基于非线性导弹运动学模型提出了一种二维多项式制导律.该制导律不仅能保证导弹以期望的碰撞角命中目标,而且能使特定的价值函数最小化.此外,制导律作用下系统状态的解析解可以求解得到,从而实现了对制导系统状态的定量分析.数值仿真验证了所提制导律的有效性.      

空空导弹末端制导变结构导引律研究

 空空导弹末端控制(Endgame)段适用的导引规律,必须确保在目标实施最佳逃逸策略时,导弹以最小的脱靶量命中它。由于目标机动特性较难掌握,为了提高导弹的命中精度,在实际工程设计中,要求导弹飞行控制系统具有更高的机动过载和更小的时间常数。而直接力控制技术的引入,可明显提高导弹最大可用过载,减小导弹飞控系统时间常数。本文以比例导引律为基础,将目标机动视为未知的有界干扰,设计一种变结构导引律,利用变结构控制系统的干扰不变特性,克服目标机动的影响,实现目标有界机动条件下视线角速度的零化,使导弹飞行弹道在制导过程的中后段呈现出平行接近法的特性,以改善导弹制导性能。经对制导回路进行稳定性分析,对具有直接力控制与不具有直接力控制的制导系统分别进行仿真分析,表明在Endgame中,变结构导引律比一般的比例导引律脱靶量更小,引入直接力控制后效果更为明显。     

空空导弹ENDGAME段导引律研究

 针对空空导弹ENDGAME段,选择合适的导引律,对导弹能否精确打击目标至关重要。本文分析了比例导引律、微分对策导引律和变结构导引律3种不同导引律的设计思路,并引入直接力控制,针对不同攻击条件进行计算机仿真分析。仿真结果表明,在迎击条件下,变结构和微分对策导引律较比例导引律更优,对大机动、持续高速运动的目标,具有直接力控制的制导性能更好。     

三体对抗中的微分对策协同突防策略

在我方高价值飞行器或突防导弹面对敌方拦截器的拦截,采取逃逸机动并释放一枚拦截器的主动防御策略时,提出了离散的协同追踪-逃逸导引律。首先,采用线性二次微分对策的方法对双方飞行器任意阶动力学进行分析,对离散化后的二次型性能指标给出了最优解。该导引律从攻防双方博弈的角度考虑:突防导弹和防御器一方分别采取最优协同逃逸、追踪策略;拦截器一方采取相对应的最优追踪或躲避策略。导引律取决于拦截器和防御器、突防导弹和拦截器的零控脱靶量。其次,设置的仿真情形展示协同下的优势,与传统的一对一导引律相比,协同导引律能够极大的减小对防御器机动能力的需求。最后验证了该算法对的权值不确定性有良好的鲁棒性。     

一种引入视线角加速度补偿的比例导引算法

针对在大机动目标情况下,现有制导导弹存在的制导律精度不高的问题,提出一种利用导引头测量的视线角速度,进行目标运动信息估计,并把估计的信息引入比例导引律中,提高导弹制导精度。通过对比仿真实验可以看出,引入视线角加速度补偿的比例导引制导算法可以有效对抗大机动目标,具有良好的抗视线角速度测量噪声的能力。     

基于相互通信的多导弹协同制导

针对导弹之间有相互通信情况下的多导弹时间协同问题,提出了有导引时间约束的制导律和拓扑一致性算法相结合的制导方法。该方法引入了一个双层控制结构,上层协调层根据设计的通信拓扑结构选择相应的一致性算法,下层控制层采用基于比例导引改进的具有时间约束的制导律,利用指定时间这个变量可以把两者结合起来,给出了一种可行的基于导弹相互通信情况的多导弹协同方法,实现了在指定时间多导弹同时击中目标的任务,其仿真结果也验证了该制导方法的有效性。     

一种基于二阶制导系统的最优导引律研究

基于最优控制理论二次性能最优的条件下推导最优导引律的解析解通常是困难的。该文基于二阶制导系统,利用许瓦兹不等式能很容易地推导出一种用解析形式表示的最优导引律。该导引律通过估算剩余飞行时间、测量导弹速度及其导数,能实现零脱靶拦截,且制导系统所需的机动能量与比例导引相比要小得多。     

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.      

BTT导弹自适应模糊基函数网络控制

研究自适应模糊基函数网络在复杂的BTT导弹控制中的应用. 应用模糊基函数网络的非线性拟合特性逼近一类非线性系统的理想控制律,引入自适应律,保证闭环系统具有较好的鲁棒稳定性能和抗干扰性能. 根据Lyapunov稳定性定理,证明了所提出的方法能保证相应的非线性控制系统是渐近稳定的,系统的跟踪误差将收敛到零. 将提出的方法应用于BTT导弹,仿真结果验证了这一设计方法的有效性.     

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。     

基于滑模观测器的卫星姿态控制系统滑模容错控制

针对卫星姿态控制系统执行机构故障,设计了基于滑模观测器的滑模容错控制律.采用迭代学习算法在线调节观测器滑模项切换增益,设计滑模观测器估计卫星姿态和角速度.在此基础上,将执行机构故障作为系统的未知动态,提出一种对卫星姿态控制系统执行机构故障不敏感的滑模容错控制方法.该方法利用系统输入和状态信息,结合动力学特性实现未知动态估计,以此设计滑模控制律.通过数字仿真验证了该容错控制方法的有效性.     

对付大机动目标的广义比例导引律研究

在对各类比例导引律进行分析与比较的基础上，结合制导导弹拦截大机动目标的特点和需要，详细讨论了一种广义PID型比例导引律。利用所建立的数学模型进行了典型情况下的数字仿真，由给出的仿真结果及得出的重要结论验证了该方法的有效性。     

基于遗传算法的最优导引律

该文利用遗传算法对线性二次型性能指标最优过程问题中权系数矩阵进行了优化,得到组合性能指标最优的导引律。推导出了一种适用于反坦克导弹击顶制导的最优的导引律,通过仿真计算论证了该导引律的有效性。     

动能拦截弹末段制导导引律设计与仿真实现

大气层外动能拦截弹(EKV)是导弹攻防系统中一个重要的拦截作战系统。为了提高制导精度,在末段制导过程中必须采用性能优良的导引律。针对反导导弹末段的飞行特点及应用场合,根据脱靶量最小的原则,设计并实现了三维扩展比例导引模型。扩展比例导引在经典比例导引模型的基础上,通过对目标角加速度的估计,判断目标的运动趋势,可有效提高拦截精度。仿真图形及脱靶量实验对比结果证实了该导引方法的有效性及实用性。     

分布式通信模式下的多导弹协同制导与控制律

针对基于分布式通信数据链的多枚侧滑转弯导弹采用领弹-从弹模式协同作战的问题,提出一种协同作战制导控制方法.假设领弹按照比例导引律攻击目标,设定领弹和从弹之间的通信拓扑并设领弹为唯一的根节点,将各导弹的弹目距离作为协调变量,在弹间通信拓扑固定和跳变的情况下,研究了能使各从弹的弹目距离与领弹的弹目距离达到协同一致的一致性协调策略,从而得到各从弹的期望弹目距离.基于反馈线性化方法,并考虑框架角等约束,推导了能够使从弹的实际弹目距离跟踪期望弹目距离的速度前置角指令.综合考虑侧滑转弯导弹的制导与控制问题,建立了其在水平面内运动的制导控制一体化模型,基于滑模动态面控制理论,设计了能够良好跟踪速度前置角指令的鲁棒控制器.仿真结果验证了所提出协同制导控制方法的有效性.      

主动悬架非线性滑模容错控制研究

以1/4车非线性主动悬架模型为研究对象,针对未知的作动器故障,提出了一种滑模容错控制方法。选取合适的滑模面,以保证悬架系统的隔振性能。在无需掌握系统的非线性及作动器故障信息的前提下,基于Lyapunov稳定性理论设计滑模容错控制律,使其切换增益能实现自适应调节以消除故障影响。最后,通过理论推导证明了该控制律能够满足悬架系统的硬约束要求。仿真结果表明,基于容错控制律设计得到的主动悬架系统,在作动器出现故障的情况下,有效改善车辆乘坐舒适性,体现出了较好的容错性。     

自适应λ-跟踪控制在非线性系统控制中的应用

针对相对阶为1的非线性系统,在高增益自适应控制策略u=-k(t)y(t),.k(t)=‖y(t)‖2的基础上,通过在自适应律中加入死区控制,提出了一种自适应λ-跟踪控制器,并把该控制器应用于连续搅拌反应釜中对反应物浓度进行控制.仿真结果表明,该控制器是有效的.在跟踪信号是常数、控制变量受约束以及控制信号变化的情况下进行仿真,当控制变量受约束时该控制器能达到满意的控制效果;当参考信号发生变化时,系统仍然能够很好地跟踪参考信号,具有较好的跟踪能力.