固体火箭主动段终端多约束能量管理制导方法

针对不同高度的单箭多轨道运载任务,提出了一种多级固体火箭上升段分步满足终端多约束的能量管理制导方法。火箭前期飞行通过程序指令控制基准弹道,以满足期望的高度与当地弹道倾角约束为目的将弹道优化转参数优化问题处理,减少了约束条件；后期飞行通过姿态交变机动的闭路能量管理制导方法,耗散多余能量控制飞行速度,达到了满足终端速度、高度、倾角等多约束条件的火箭不同高度入轨。仿真结果表明,该能量管理制导方法有效可行且在不同轨道运载任务中具有较好的适用性。     

基于能量和解析预测校正的滑翔制导

针对高超声速滑翔问题,提出了一种基于能量和解析预测校正的滑翔制导方法。所提方法分纵向制导和侧向制导两部分。在纵向,利用准平衡滑翔条件建立了待飞距离与能量、倾侧角之间的解析数学关系,实现了对待飞距离的解析预测,并结合校正算法在线确定倾侧角指令大小,以满足对待飞距离和能量的要求,同时为了实现准平衡滑翔和满足终端高度、速度约束,进一步提出了基于高度的攻角指令调节方法;在侧向,提出了一种基于横程和待飞距离的侧向运动边界,以确定倾侧角符号和控制终端侧向偏差。与传统数值预测校正制导方法相比,所提方法的计算量和耗时显著减小,并且具有较好的精度和适应性。     

固体小运载的制导方案设计与仿真

巨大的小卫星发射市场吸引着国内外竞相研制低成本的固体小型运载火箭。通常的运载火箭是液体，但固体不象液体，其推力大小取决于装药设计，因此不可控，且推力实际值与标称值的偏差也较大，如果发射条件受限制，要约束重量，通常固体火箭耗尽关机，三级也可能自旋稳定，由此带来了制导技术的问题。研究工作较有效地探索了一种固体小运载的制导方案设计问题，进行了算例仿真，作了精度和稳定性的验证研究，结果表明该制导方法可行，稳定性较好，对固体发射小卫星的制导有一定的参考意义。     

一种打击地面固定目标的自适应比例导引律

针对某些制导导弹垂直打击地面固定目标的任务要求,研究了具有末端落角约束且无需测距信息的自适应比例导引律.通过分析导弹在导引段的纵向平面运动方程和侧向平面运动方程的特点,设计了实现垂直打击任务的制导逻辑.同时为了增强导引律的鲁棒性,提出了一种导引系数自适应更新的方案.仿真结果表明,与最优导引律相比,自适应比例导引律的制导精度受初始速度倾角、制导指令时延、制导指令更新频率等因素的影响较小,但受测量信号干扰的影响较大.     

RLV末端能量管理段三维制导轨迹推演研究

研究了重复使用运载器(reusable launch vehicle, RLV)末端能量管理段(terminal area energy management, TAEM)三维制导轨迹推演算法。根据初始点和终点的位置、航向、动压,规划动压参考剖面和横侧向参考轨迹,采用基于高度的质点动力学方程推演生成符合过载、动压、终点位置和航向约束条件的三维制导轨迹。横侧向参考轨迹的设计可以分成两步：第一步,消除横向的位置误差,同时减小纵向的位置误差;第二步,消除纵向的位置误差。根据纵向位置误差大小,组合使用三种模态的轨迹予以消除,节省了计算量。仿真计算显示,三维制导轨迹推演算法具有快速、准确、对初始点位置和航向分布鲁棒性强的特点,为在线轨迹设计提供了基础算法。     

终端和过载约束下的双圆弧制导律

为满足导弹打击目标的落角、时间与过载约束,设计了一种双圆弧轨迹和相应制导律。在初始速度方向角和终端落角的约束下,利用双圆弧的相切关系推导了双圆弧轨迹的解析形式及其可行解集。根据双圆弧轨迹结果由切点决定的特征,推导得出使轨迹满足过载约束、终端约束或能量最优的切点选择方法。之后利用圆弧几何特性和弹目相对运动关系,设计了不依赖弹目距离信息的双圆弧制导律。数值仿真结果表明,双圆弧制导律能够满足复杂约束,且与最优制导律相比,可获得能量最优性相当的结果。     

基于改进人工势场法的再入制导方法

针对带有禁飞区的高超声速飞行器再入制导问题，基于改进人工势场法(artificial potential field method, APFM)提出一种再入制导方法。在纵向上，将动压、过载、热流过程约束视为“虚拟障碍”,将终端高度、速度视为“虚拟目标点”进行纵向轨迹设计。然后，改进纵向人工势场函数以适应跳跃式和平衡滑翔式再入两种弹道形式的轨迹设计。为了整体考虑禁飞区对三维轨迹的影响，设计双层预测-校正算法求解待调参数。仿真结果表明，所提出的改进APFM规划方法能够适应不同类型的禁飞区形状，相比现有方法可适应横程需求更大的目标点，参数调节简单，易于工程实现。     

可重复使用运载器自动着陆分段制导策略

针对可重复使用运载器无动力自动着陆问题,提出一种非轨迹跟踪式的分段制导策略。首先根据能量管理段和自动着陆段交接班要求以及着陆末端约束条件,分别设计了纵向轨迹和侧向轨迹的分段方案,然后针对各阶段特点设计了分段制导律,最后为了保证全程动压满足约束条件,提出了阻力板控制策略。数学仿真表明,该制导策略能够有效地实现自动着陆,且各项指标均满足规定的约束条件,并且抗风干扰及抗拉偏能力强,便于工程实现。     

高空高速飞行器侧向机动制导律研究

提出了一种面向高空高速飞行器的侧向机动能量较优制导律.首先建立了飞行器侧向机动模型,推导了侧向机动能量最优制导律,并进一步得出侧向机动制导律能量最优条件下的初始航向角限定区间;同时证明了CNG(Circular-Navigation-Guidance Law)是初始航向角取该区间内特定值时的能量最优制导律,然后基于CNG基本思想,设计了一种针对大范围初始航向角下的侧向机动能量较优制导律.飞行器作侧向机动时,在限定区间内,能耗最优;在限定区间外,能耗次优.理论分析和仿真实验表明所设计制导律在保证能耗较优的同时还具有位置和角度误差小、稳定性好等优点.     

再入飞行器深度确定性策略梯度制导方法研究

为解决传统再入飞行器轨迹制导方法对强扰动条件适应性不足,难以满足终端约束的问题,在深度确定性策略梯度学习框架基础上,通过对随机强扰动条件下的离线飞行轨迹进行网络训练,寻找不同环境影响条件下的最优动作网络,以用于在线干扰条件下的制导轨迹规划,可通过对再入飞行攻角和倾侧角剖面的周期性预测,满足再入飞行终端高度、航程和速度约束。仿真实验结果表明：在满足终端高度约束的条件下,最大终端剩余航程偏差小于500 m,最大终端速度偏差小于35 m/s。本文所提制导方法较传统跟踪制导方法有较大的精度提升,算法计算量小,具有较好的工程应用前景。     

直接力／气动力复合控制防空导弹脱靶量仿真

针对力矩式直接力/气动力复合控制防空导弹,给出一种姿控固体小火箭的点火条件和末端修正制导策略,并通过仿真计算研究了对不同运动特性目标的拦截能力以及主要误差因素对终端脱靶量的影响。结果表明该复合控制方法具有很强的弹道修正能力,能在较大空域内实现直接碰撞,但是受雷达导引头测量误差影响十分显著。     

基于动态逆和状态观测的制导控制一体化设计

针对空地导弹的制导控制一体化设计问题,给出了基于扩张状态观测器的动态逆设计方法。建立了导弹纵向通道的制导控制一体化模型,使用动态逆方法对导弹进行了制导控制一体化设计。为克服动态逆方法的缺陷,将制导控制系统的建模误差和未知扰动皆视为不确定性,设计了扩张状态观测器并对其进行估计。仿真结果表明,该方法具有较高的制导控制精度,并满足攻击角约束。     

终端能量管理阶段动态逆轨迹控制仿真研究

针对终端能量管理阶段的轨迹控制任务,设计了适用于一种在线轨迹生成算法的俯仰、横航向和动压三通道制导律,其中俯仰通道的双回路控制器设计中使用了动态逆方法。建立了反映内回路特性的三自由度仿真模型以及针对飞行任务的控制系统分析方法,并使用上述方法分析了内回路动态特性、气动力、质量不确定性和常值风场等对轨迹控制效果的影响,三自由度仿真验证了轨迹生成和控制方法的可行性和鲁棒性。     

固定时间收敛扰动观测终端滑模制导律设计

针对机动目标拦截问题,设计了基于固定时间收敛扰动观测器(fixed time disturbance observer, FxTDO)的终端角度约束非奇异快速终端滑模制导律(nonsingular fast terminal sliding mode guidance law, NFTSMGL)。通过具有固体时间收敛特性的扰动观测器对导弹拦截过程的外部扰动进行快速、精确估计。同时为了抑制抖振影响以及保证制导信号在有限的时间范围内收敛,设计了NFTSMGL,并进行了稳定性分析。仿真结果表明，FxTDO-NFTSMGL可以使制导信号在有限的时间范围内收敛至期望状态,并满足对机动目标拦截的要求,相较于无观测器的NFTSMGL收敛速度更快,且避免了抖振现象。     

重复使用运载器末端能量管理段轨迹线设计

为了研究重复使用运载器末端能量管理段的下滑轨迹线设计,给出了基于高度和动压的质点动力学的设计方法。首先,将基于时间历程的质点动力学方程转化为基于高度剖面的质点动力学方程,同时利用动压代替速度,使轨迹形状直接和动压约束相关。接着,利用基于动压和高度剖面的质点动力学方程,结合末端能量管理段制导与控制的特点,将不同的轨迹设计问题转化为不同的数学优化问题,并且给出了轨迹设计的数学方法和步骤,主要包括:最陡下滑、最大升阻比下滑和参考下滑轨迹剖面的设计。最后利用上述方法,针对所研究的重复使用运载器的对象特性,设计了具体的轨迹剖面和能量走廊。结果表明此方法具有较强的实用性和工程性。     

空间直接碰撞末制导的制导与控制

根据空间直接碰撞末制导的总体设计思想和空间交会的具体情况，本文探讨了大侧向过载修偏条件下的制导与控制问题并将末制导段分为两段，即末制导前段和未制导末端。由于末制导前段占有末制导的大部分时间，选用最优导引律以实现能量最省和剩余偏差尽可能小；在末制导的末端，转用预测遭遇点的最大侧向力开关时间控制方法（即预测强力开关律）。该控制律特点是要预知精确的碰撞时刻和导引律与控制律合一，本文叙述了这种控制律和一种简单的推测相对距离的方法。     

带有神经网络干扰观测器的视线角约束制导

针对具有终端视线(line-of-sight, LOS)角约束的机动目标拦截问题,提出一种基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络干扰观测器的LOS角约束制导方法。首先,考虑目标机动过程中加速度信息无法获取的情况,给出了一种基于RBF神经网络的干扰观测器,实现了对目标机动的高精度估计;其次,充分考虑终端角度约束,结合超螺旋算法思想,通过幂次项的引入设计了一种改进的滑模制导律,从而有效提升了有限过载情况下的制导精度;在此基础上,通过Lyapunov定理对算法的收敛性和稳定性分别进行了证明;最后,通过仿真验证对比了3种不同方法在4种拦截场景下的制导性能,同时针对所提方法进行了蒙特卡罗打靶仿真,仿真结果表明所给出的LOS角约束制导律对机动目标拦截精度高、鲁棒性强。     

空间直接碰撞末制导总体设计与侧向控制力选择

本文是空间直接碰撞拦截器末制导研究的一部分，其目的是确立空间栏截器末制导总体设计的正确思路，降低各分系统研制难度。文章在分析了末制导系统设计的基本矛盾和以往设计存在问题之后，提出解决问题的新思路，即紧紧围绕着大侧向过载修偏并实现高精度制导与控制的思想，系统地设计了末制导的方法，并从总体优化角度证明了采用大侧向力修偏的合理性，由此表明新的设计思想在研究中的重要性。     

基于SDRE具有终端碰撞角约束的非线性微分对策制导律

通过非线性微分对策理论讨论了具有终端碰撞角约束的弹目追逃问题,提出了基于求解状态相关黎卡提方程(state dependent Riccati equation,SDRE)的方法解决该微分对策问题,得到了具有终端碰撞角约束的SDRE解析解。提出的终端碰撞角约束制导律是以弹目视线角速率及碰撞角误差为状态向量进行推导,并研究了闭环系统局部渐进稳定的条件。该制导律不需要进行剩余时间的预测。最后针对目标不进行机动、进行阶跃机动、正弦机动及目标最优机动形式4种情况,进行了制导律的仿真验证,仿真结果表明该制导律对于不同机动目标均具有良好的制导效果且能很好地满足末端碰撞角约束要求。     

简讯

美准备在1983年1月 试射MX导弹 几家为MX洲际弹道导弹计划研制固体火箭发动机的承包商,将在8月到10月间开始移交准备在范登堡空军基地首次试飞用的一至三级发动机。 锡奥科耳公司、航空喷气公司和赫克利斯公司分别研制MX的第一、二、三级。他们共计完成了15次固体火箭的点火试验,其中包括4次在阿诺德工程研制中心进行的模拟高度点火。