动能拦截器姿态控制与振动的若干问题

动能拦截器姿态控制采用发动机产生的脉宽调制的脉冲力, 容易诱发弹体产生弹性振动,拦截器的弹性振动信号会被弹上敏感元件测量到,并被引入制导控制闭环回路,形成反馈作用,使控制系统的动态品质变差,甚至会因失稳而导致拦截失败.因此研究末制导拦截器的弹性振动与控制的耦合问题,以及将弹性振动引入控制系统的方法,对拦截器的精确控制具有重要意义.     

基于航向约束的无人艇位姿保持制导策略

针对欠驱动无人艇位姿保持控制中无法同时兼顾位置和首向角约束的问题,提出了基于航向约束的位姿保持制导策略.首先建立了以无人艇期望位姿为原点的固定坐标系,并将坐标系划分为3个区域:可到达区域A、B和不可到达区域C.在可到达区域内无人艇可依靠前向运动和转首运动回到期望位姿,避免因无法直接产生侧向运动导致首向角变化过大的问题.其次在不同的区域执行不同的制导策略,在制导过程中严格约束无人艇期望航向.最后由制导策略生成的期望速度和期望航向,经由控制器生成执行量,无人艇快速回到期望位姿.基于航向约束的位姿保持制导策略将航向约束由内环控制纳入外环制导,无人艇在不同区域执行不同的制导策略,生成的位姿期望与内环控制相结合,实现了无人艇的位姿保持.外环制导和内环控制约束相结合以兼顾无人艇欠驱动特性,同时简化了控制器设计.仿真实验证明了该制导策略的可行性和有效性.     

带碰撞角约束的高速飞行器小速度比交会制导律

针对目标飞行器速度较大引起的拦截器与目标速度比小于1的空间交会问题,建立拦截器与目标交会的三维运动模型,分析共面运动的碰撞角对相对速度及有效碰撞面积的影响并讨论交会的速度比条件. 基于初始预测的目标速度信息,根据准平行接近原则将碰撞角约束转化为交会过程中的视线角约束,应用变结构控制设计带视线角约束的三维制导律并分析其稳定性. 结果显示,设计的制导律不仅使视线角速率逼近于0,还可以实现以期望的碰撞角实施交会,并且对预测的目标速度偏差具有较强的鲁棒性.      

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。     

战术弹道导弹助推段拦截预测导引方法

针对弹道导弹助推段拦截的末制导问题进行研究,建立了弹道导弹助推段的运动模型,根据助推段的运动特点提出了预测导引末制导方法,通过分析零效脱靶量将比例导引的过载指令与轨控发动机工作时间进行等效。在不同的弹目速度初始夹角下分别用预测导引和比例导引法仿真并进行对比分析,仿真结果表明预测导引较比例导引在较大的末制导起始区域内具有更短的拦截时间和更少的轨控发动机燃料消耗量。     

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。     

直接碰撞杀伤动能拦截器末端遭遇分析模型

针对直接碰撞杀伤动能拦截器反弹道导弹问题,建立了一种考虑动能拦截器几何尺寸影响的末端遭遇分析模型. 基于射击线跟踪技术,提出了一种可准确判定动能拦截器末端遭遇的方法,并通过引入瞄准点网格射击线和随机命中点生成技术,实现动能拦截器末端遭遇命中概率分布分析. 算例分析表明,利用该模型可有效分析末端遭遇条件、再入弹头几何参数、动能拦截器几何参数及制导精度、瞄准点选取等因素对命中概率的影响.     

空间拦截器姿态的组合控制

当空间拦截器由中制导阶段转入末制导阶段时,受不确定因素的影响,其姿态可能与预定姿态相差较远。在这种情况下,拦截器必须进行大角度姿态机动。这时的姿态控制系统是一个非线性、多输入多输出耦合控制系统。在拦截器不滚转的前提下,上述复杂系统可以视为３个简单子系统的组合。在每个子系统中,应用变结构＋ＰＩＤ组合控制器,这样各子系统抗干扰能力强,收敛速度快,超调小,而且稳态精度高,无抖动。仿真结果证明了组合控制方法的有效性。     

并联加工机的加工过程仿真

用6参数建模方法建立了6－PSS型并联加工机的逆运动学模型,即由给定刀具位姿求解滑块的位移,并根据运动的边疆性求出滑块位移的唯一解,根据轨迹规划中得到的不同时刻刀具位姿,求出相应的滑块位移,并采用三维图形软件开发包OpenGL开发了仿真软件,以显示6－PSS的运动过程,结果验证了所建模型及插补算法的正确性。     

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。