雷达导引头指向误差对导弹制导的影响与对策

受相控阵天线指向误差和天线罩瞄准误差的共同影响,相控阵雷达导引头存在较严重的指向误差.当指向误差斜率超出一定范围时会造成导弹制导系统出现寄生回路振荡问题,影响系统的稳定性和制导精度,在高空尤为明显.对此,本文通过构建相控阵雷达导引头制导系统模型,分析了导引头指向误差斜率对导弹制导的影响以及产生寄生回路振荡的机理;为消除...     

旋转反坦克导弹制导系统精度改进研究

为了解决某反坦克导弹续航段长时间偏离在瞄准线右侧飞行的问题,从分析导弹的频域特性和制导控制系统参数出发,研究问题发生的机理,引入非线性控制方法,在频域范围内对制导回路的纵向和横向通道校正环节及参数进行改进设计,用数字仿真验证改进的有效性。仿真结果表明,改进后的导弹性能,满足战绩使用要求。     

末制导导弹飞行控制系统的强壮实现方案

现代末制导导弹要求飞行控制系统以最低成本在规定的飞行空域内完成拦截任务。本文按照复杂性增加的程度研究了飞行控制系统的几种可能性方案,并且讨论了作为末制导导弹制导关键问题的每个方案的强壮性和适应性。脱靶距离是末制导性能的度量标准,受三个主要制导参数(有效导航比、相对稳定性和响应时间)的影响。飞行控制系统的实现方案是确定这些制导系统参数如何随已知气动飞行条件(高度和马赫数)而改变的重要因素。脱靶性能变坏程度最小的系统是最强壮的系统。结果证明,开环系统是不强壮的,并且其低阻尼使其不适用于雷达末制导系统;速率陀螺系统也是不强壮的,它的参数随高度、马赫数和重心位置的变化而大幅度变化;积分速率陀螺系统是强壮的,它的参数与高度和导弹的重心变化无关,但是该系统的响应时间长;加速度表系统是最强壮的,其参数与高度、马赫数和重心位置的改变无关,并且系统的响应快。本文还讨论了每种系统应用于雷达或红外等各类制导以及应用于坦克、舰船或飞机等各类目标的各种因素。     

基于多模型的捷联红外导引头隔离度在线补偿方法

以捷联红外导引头的工程应用为研究背景,针对刻度尺误差带来的隔离度问题,提出一种基于多模型(multiple model,MM)的隔离度在线补偿方法。建立了捷联红外导引头隔离度模型,分析了隔离度对导弹制导系统稳定性和制导精度的影响;对刻度尺误差进行离散建模,采用基于MM的滤波算法,实时更新每个模型与真实值匹配的条件概率,得到刻度尺误差的估计值,最后将当前时刻的刻度尺误差估计值代入到制导回路进行在线补偿。研究结果表明,捷联导引头隔离度的存在会削弱制导系统稳定性、降低制导精度,特别在寄生回路正反馈时影响更为严重;所提出的基于MM的隔离度在线补偿方法可较好地实时估计出作用于系统的刻度尺误差,并有效实现了对刻度尺误差引起的隔离度的在线抑制,具有较好的鲁棒性和自适应性,达到了改善制导性能,提高制导精度的目的。     

基于简化模型的天线罩寄生回路稳定性分析

针对由天线罩误差引起的寄生回路影响制导系统稳定性的问题，提出了基于状态空间简化模型的天线罩寄生回路稳定性分析方法。为了准确分析天线罩误差特性对制导系统稳定性的影响，首先建立包含天线罩误差特性的导引头部件级模型，并采用低阶等效系统拟配方法建立导引头简化模型。该简化模型能够准确表征导引头的工作特性，并有效降低了制导回路状态空间简化模型的阶数；在此基础上，采用小扰动线性化方法建立制导/控制/弹体多回路线性时不变(linear time invariant, LTI)简化模型，并与导引头低阶等效模型结合，建立了包含天线罩误差斜率参数的制导回路，以简化模型状态空间描述形式。基于以上引入天线罩误差特性的制导回路状态空间模型，采用根轨迹方法分析确定了天线罩误差斜率的稳定域，分析了不同的天线罩误差斜率对制导系统稳定性的影响规律。最后，基于制导回路非线性模型进行仿真验证，仿真结果验证了基于简化模型的天线罩寄生回路稳定性分析方法的正确性。     

自动驾驶仪特性对寻的导弹气动力设计的影响

在寻的制导中,气动控制的导弹的传递函数是整个寻的制导和姿态控制反馈回路的一部分。因此,为完成寻的制导,导弹的空气动力特性必须满足一定的约束。对于雷达寻的制导系统,这些约束必须非常严格,这样,自动驾驶仪才能利用弹上设备和内反馈回路来控制气动传递函数。无论哪种驾驶仪,气动力矩参数 (如M_α和M_δ)的选取范国必须在导弹系统的初步设计时给予考虑。本文讨论了这些约束的物理性质和来源,通过数值计算的例子说明所要求的参数范围。     

六自由度导弹制导系统的建模与仿真研究

战术导弹最优制导规律研究是提高导弹制导性能及精度的关键技术之一,需要进行理论研究和大量的仿真计算,以确定最优制导规律和控制系统参数。本文反导弹的空间运动状态用六自由度数学模型来描述,建立了六自由度的导弹运动模型、目标运动模型和相对运动模型等。研究出了进行战术导弹制导系统研究的六自由度仿真软件包,共由十多个模块组成。文中介绍了仿真软件的设计思想和程序结构。应用本仿真软件包可进行战术导弹制导规律专题研     

关于高空防空导弹制导设计的综合考虑

本文介绍一种高空雷达导引防空导弹的实用设计考虑。讨论了影响脱靶距离的三种主要因素——雷达信号反射、雷达导引头组合不完善和导弹响应限制。在高空,闪烁是雷达信号中的主要干扰。此外,导引头组合不完善,如框架稳定不理想、天线罩折射率和导引头陀螺对加速度的敏感度都引起稳定性和脱靶距离问题。制导系统设计人员必须解决这些问题。 最后,由于加速度能力下降、响应时间延长以及控制舵面速率饱和,导弹对制导指令的响应也受到限制。文中讨论了脱靶距离对每一种因素的敏感度,另外,也论述了与组合不完善引起的多余反馈通道有关的稳定性问题。介绍了几个数字实例,它们说明:在构成系统时,如果要在高空满足性能目标,那么在初步设计中考虑实际硬件的不完善是很重要的。本文提供了对实际问题的一个透视,在理论研究中常常把这些问题看成是第二位的,但是实际上它们可能是决定制导和控制设计参数的主导因素。     

比例导引末端区特征与划分

制导末端区是制导系统失稳前一个很短的制导段,制导末端区的正确划分对制导系统设计指标制定和性能分析具有重要意义.基于目标最优机动条件下线性化导弹目标运动学模型,研究了比例导引制导系统在末端区的特性,根据制导系统时间常数和阻尼比变化特征,提出根据制导系统特征参数划分末端区的定义方法,仿真计算表明本文的定义方法是合适的.研究结论对制导系统设计,相关总体指标制定和性能仿真验证具有参考意义.     

古典与现代寻的导弹制导比较的一种新观点

人们普遍认为现代制导系统可得到比古典比例导航系统更好的性能。然而,这种好的性能是要以元件改进或附加设备为代价的。本文从性能、耐用性和实现的难易三个方面对现代制导系统(MGS)和古典比例导航(PN)寻的导弹制导 系统作了比较。比较一阶脱靶量表明,如果元件允许误差范围能够得到满足,则MGS的脱靶量最小,但若元件允许误差或测量误差变大,则MGS的性能比PN降低得更快,当元件误差或测量误差大到一定程度以后PN比MGS有更小的脱靶量。     

天线罩和导引头隔离度对制导系统影响研究

针对相控阵雷达导引头的隔离度寄生回路问题,分析了天线罩和导引头隔离度产生的原因,建立了考虑天线罩和导引头隔离度的制导系统动力学模型,基于线性时不变系统稳定性判据和无量纲化法研究了天线罩和导引头隔离度共同作用对制导系统稳定工作域的影响。利用无量纲伴随函数法研究了天线罩误差斜率和导引头隔离度不同叠加情况对脱靶量收敛的影响。研究表明,单一研究天线罩或导引头隔离度所得结论对导弹制导系统设计缺乏实际指导意义,制导系统稳定工作区域受到天线罩和导引头隔离度共同作用的影响,二者的叠加情况不同,对制导系统的稳定工作区域和脱靶量收敛的影响不同。正反馈叠加将严重影响脱靶量收敛和制导系统稳定性,应尽量避免。     

带过重力补偿的比例导引制导律参数设计与辨识

研究以增大导弹落角为目标的过重力补偿比例导引律及其工程应用。将重力补偿信号作为加速度补偿指令引入线性比例导引回路,从而建立了仿真数学模型,分析了重力补偿系数、比例导引系数等参数对制导系统性能的影响,并根据遥测数据给出实际系统的过重力补偿系数、比例导引系数的辨识结果从而验证了理论设计结果,得到过重力补偿比例导引律的一般设计方法。     

逃逸策略仿真专家系统

本文提出一种用来进行目标逃逸策略仿真的专家系统.该系统较其它仿真方法更好地模仿驾驶员摆脱导弹攻击过程中的智力活动和操作过程以及目标的机动飞行的动态过程.是通过导弹武器制导系统仿真,来评价制导精度的正确手段.该系统已在某型导弹制导系统仿真中应用,效果良好.本文介绍这种系统的组成和工作原理;专家知识的获取和逃逸规则及知识库的建立;非精确推理方式及推理机;制导系统仿真中的应用及结果.     

导弹协同作战编队飞行控制系统研究

提出了具有3个回路的导弹协同作战编队飞行控制系统,分别对3个回路进行设计分析,并重点分析导弹的四维制导控制外回路和编队控制回路。面向具有过载自动驾驶仪内回路的增广飞控系统,设计了基于总能量控制理论的高度/速度解耦控制器,能够实现导弹制导控制外回路的高度/速度解耦。基于导弹编队队形的位置偏差关系设计了导弹编队控制器,最后综合3个回路构成了导弹编队飞行控制系统。仿真结果表明,各回路以及导弹编队控制系统具有很好的控制性能,能够快速、稳定地完成导弹编队的队形调整动作,进而实现任务规划系统对导弹编队提出的作战任务。     

计算信号流图传递函数的改进算法及可视化

介绍了基于Shannon-Happ公式计算系统信号流图传递函数的改进算法，与Mason公式法比较，此方法简化了算法设计，首先对信号流图的一些特殊形式进行了分析，给出了一种使用回路添加技术建立互不接触回路组合的实现手段。采用分离变量的方法将符号变量引入到信号流图中，使得求取的传递函数中可包含代表支路参数，非线性项或相对独立子系统的符号变量，由此可直接处理系统中的非线性延迟项，随后探讨了将含符号变量的信号流图应用于非零状态MIMO系统的问题，简介了基于常参数网络拓扑算法的可视化和利用所得传递函数进行系统性能分析的方法，及其仿真软件AVANT，最后文章给出了改进算法和可视化方法的检验结果。     

全捷联被动雷达末制导系统设计

为解决全捷联被动雷达导引头大测量误差下的精确制导问题,从实际工程应用角度出发,对全捷联被动雷达末制导系统进行了研究。首先,建立了全捷联被动雷达导引头模型。其次,针对系统非线性、滤波稳定性、计算量及制导与姿态控制的耦合问题,提出了基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)的制导信息提取、滑模变结构制导、三回路过载驾驶仪等算法相结合的末制导系统方案。最后,结合反辐射导弹应用场景,建立全系统仿真模型进行方案验证。结果表明,所设计的末制导系统对静止目标的打击精度为2 m,对于15 m/s以内的慢速移动目标,也具有较好的适应能力,落点圆概率误差(circular error probability, CEP)可以达到10 m左右。     

全捷联被动雷达末制导系统设计

为解决全捷联被动雷达导引头大测量误差下的精确制导问题,从实际工程应用角度出发,对全捷联被动雷达末制导系统进行了研究。首先,建立了全捷联被动雷达导引头模型。其次,针对系统非线性、滤波稳定性、计算量及制导与姿态控制的耦合问题,提出了基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)的制导信息提取、滑模变结构制导、三回路过载驾驶仪等算法相结合的末制导系统方案。最后,结合反辐射导弹应用场景,建立全系统仿真模型进行方案验证。结果表明,所设计的末制导系统对静止目标的打击精度为2 m,对于15 m/s以内的慢速移动目标,也具有较好的适应能力,落点圆概率误差(circular error probability, CEP)可以达到10 m左右。     

考虑导弹动态延迟特性的滑模导引律设计

基于平面拦截问题,考虑导弹自动驾驶仪一阶动态延迟特性,应用滑模变结构控制方法,以零化视线角速率为目的,设计了一种滑模导引律。该导引律可使得滑模面在有限时间内收敛至零,进入滑模面后可确保视线角速率在制导结束前收敛于零,从而保证高制导精度,且导引律中的变结构项只要大于目标加速度的变化率即可保证制导系统的有限时间收敛性和鲁棒性,从而大大降低了制导系统的抖动。最后以空中拦截为例,仿真验证了在导弹自动驾驶仪存在大延迟和目标做大机动逃逸下,该导引律具有良好的制导性能和高制导精度。     

基于方差分析变量约减的指令制导回路误差分配方法

针对引入惯导设备的指令制导系统中的误差分配问题,构建了指令制导回路误差优化分配的数学模型,利用方差分析法进行了变量约减,改善了传统优化设计中优化参数过多的问题。采用基于带精英策略的非支配排序遗传算法的Pareto多目标遗传算法,并利用动态罚函数法处理多约束情况,改善了优化求解过程仿真时间过长和局部收敛的问题。以某指令制导系统和惯导设备的误差参数为例,用此方法对制导精度和总费用两项指标进行优化。结果表明,优化方案的各项性能指标均满足设计要求,与优化前方案相比,优化目标有很大程度的改观,制导精度提高近30%,总费用降低近40%。该优化方法有效且通用性强,可为其它制导方式的误差优化分配问题提供设计依据。     

毫米波合成孔径辐射计末制导技术研究

针对弹上空间小且毫米波器件成本高,提出了把近程毫米波合成孔径辐射计被动成像技术应用于寻的末制导,并给出一种高性能制导系统。该系统采用二维最小冗余线性阵列天线,由7个接收阵元组成,可获得分辨率为6×6的像,大大节约了弹上资源和成本。同时引入了四阶累积量成像算法,不仅可以扩展孔径,而且使系统具有良好的抗噪能力。合成孔径辐射计可以即时成像,不需要扫描,满足制导的实时性要求。通过仿真表明,该系统在近距离时具有良好的探测性能。