Robust stability analysis for a cruise missile

A global controller design methodology for a flight stage of the cruise missile is proposed.This methodology is based on the method of least squares.To prove robust stability in the full airspace with parameter disturbances.the Concepts of Convex polytopic models and quadratic stability are introduced.The effect of aerodynamic parameters on system performance is analyzed.The designed controller is applied to track the over loading signal of the cruise segment of the cruise missile,avoiding system disturbance owing to controller switching.Simulation results demonstrate the validity of the proposed method.     

An Application of Optimal Preview Control in Terrain Following System

1 .ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｒｕｉｓｅｍｉｓｓｉｌｅｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗｅａｐｏｎｉｎｍｏｄｅｒｎｗａｒ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｖｉａｂｉｌｉｔｙ ,ａｇｏｏｄｐｉｔｃｈｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｈｏｕｌｄｂｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍａｋｅｔｈｅｍｉｓｓｉｌｅ’ｓｆｌｉｇｈｔａｌｔｉｔｕｄｅｆｏｌｌｏｗａｃｅｒｔａｉｎｔｅｒｒａｉｎ .Ｉｎｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｏｐｔｉ ｍａｌｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅ…     

基于神经网络的导弹自适应滑模控制器设计

针对导弹六自由度非线性模型,根据时标分离原理将导弹系统分为快慢不同的四个回路.针对快、慢回路,提出了一种基于神经网络的自适应滑模控制器设计方案.首先分别在快、慢回路中采用反馈线性化实现解耦控制,然后设计基于神经网络的自适应滑模控制器来保证系统鲁棒性及性能,其中神经网络用来逼近系统的不确定性.理论分析及计算机仿真都表明,按照该方法设计的控制器不仅具有较强的鲁棒性,而且保证了闭环系统的渐近稳定性.     

基于有限时间收敛干扰观测器的探导控一体化设计

针对滚仰式半捷联寻的制导导弹,提出一种基于有限时间干扰观测器(finite time disturbance ob-server,FTDO)的探导控一体化滑模控制器设计方法.首先基于滚仰式半捷联导引头动力学模型和导弹制导控制模型,建立了全状态耦合探测、制导、控制一体化控制模型.在模型中将不确定项和误差视为干扰,通过有限...     

基于ACO算法和Bezier曲线优化的巡航导弹航路规划

在巡航导弹低空突防前提下,针对蚁群算法规划的导弹航路存在转向点个数较多和转向角度较大的问题,提出一种基于蚁群算法和Bezier曲线优化的三维航路规划方法。将蚁群算法生成的路径节点作为生成Bezier曲线航路的控制点,将曲线航路分段形成折线化航路。采用广度优先搜索算法对航路生成中出现的不可航行路段进行微调处理,得到可行的规划航路。仿真结果表明：生成的航路兼顾了随机搜索全局优化的同时,避免了大角度转向,缩减了飞行航程和转向点个数,保证了巡航导弹飞行过程中的连续稳定。     

视觉辅助飞航导弹INS定位误差快速修正方法

针对飞航导弹惯导系统（inertial navigation system, INS）单独使用时存在定位误差发散的问题,在忽略INS速度估计误差的基础上,从便于工程实现的角度,提出了一种基于对航路上单个已知点地标连续、被动观测的INS定位误差快速修正方法。该方法在不改变导弹巡航路径的前提下,利用迭代求解与平均去噪相结合的思想,仅需1 s的观测数据,就能实现INS定位误差的快速修正。仿真结果表明：该方法是一种有偏估计方法,但在INS速度误差不大于6.5 m/s的情况下,仍可将INS定位误差修正到14m之内。     

Global stabilizing controller design for linear time-varying systems and its application on BTT missiles

A parametric method for the gain-scheduled controller design of a linear time-varying system is given. According to the proposed scheduling method, the performance between adjacent characteristic points is preserved by the invariant eigenvalues and the gradually varying eigenvectors. A sufficient stability criterion is given by constructing a series of Lyapunov functions based on the selected discrete characteristic points. An important contribution is that it provides a simple and feasible approach for the design of gain-scheduled controllers for linear time-varying systems, which can guarantee both the global stability and the desired closed-loop performance of the resulted system. The method is applied to the design of a BTT missile autopilot and the simulation results show that the method is superior to the traditional one in sense of either global stability or system performance.     

基于TS模糊的导弹编队协同控制设计与仿真

针对多导弹编队协同作战的需求,提出了一种基于TS (takagi-sugeno)模糊控制理论的多导弹编队协同控制算法。采用了领弹-从弹模式的导弹编队飞行系统,以导弹飞行速度、弹道倾角以及弹道偏角为参考量,在整个飞行过程中通过多组平衡点对系统局部线性化的方法完成局部的渐近稳定控制器的设计。随后通过专家经验法,设计符合该系统的隶属度函数和模糊规则,结合TS模糊理论,完成整个多导弹协同控制系统的设计以及其稳定性的证明,并完成相关的仿真验证,验证结果表明：TS模糊控制提高了系统的鲁棒性。     

基于BP神经网络的弹炮结合系统作战效能评估

以拦截巡航导弹为例,针对抗击低空目标特点,提出了弹炮结合防空武器系统作战效能评价指标体系,简要分析了指标选取的理由。然后,采用专家打分的方法取得了几组训练样本,并对所构造的三层BP神经网络进行训练,当训练精度达到要求后,再运用BP神经网络对几种典型的弹炮结合防空武器系统对巡航导弹的作战效能进行了评估。结果表明,在选定指标的基础上,用训练好的BP神经网络评估弹炮结合防空武器系统作战效能是合理的,减少了评估中的人为因素,使评估的结果更为可信。研究结果可为在现有武器装备的基础上开发和研制新型弹炮结合防空武器系统提供理论参考。     

Tracking control for air-breathing hypersonic cruise vehicle based on tangent linearization approach

This paper is focused on developing a tracking controller for a hypersonic cruise vehicle using tangent linearization approach. The design of flight control systems for air-breathing hypersonic vehicles is a highly challenging task due to the unique characteristics of the vehicle dynamics. Motivated by recent results on tangent linearization control, the tracking control problem for the hypersonic cruise vehicle is reduced to that of a feedback stabilizing controller design for a linear time-varying system which can be accomplished by a standard design method of frozen-time control. Through a proper model transformation, it can be proven that the tracking error of the designed closed-loop system decays exponentially. Simulation studies are conducted for trimmed cruise conditions of 110 000 ft and Mach 15 where the responses of the vehicle to step changes in altitude and velocity are evaluated. The effectiveness of the controller is demonstrated by simulation results.     

面向摆动喷管的导弹非线性姿态控制

针对采用摆动喷管作为执行机构的导弹姿态控制系统,研究了导弹初始垂直发射过程中三通道姿态耦合控制问题。详细推导了采用摆动喷管的导弹的姿态动力学模型,并与欧拉角描述的导弹姿态运动学模型结合,基于动态面控制技术,在考虑系统中气动参数不确定性情况下设计了一个新的动态面自适应滑模控制器,并应用Lyapunov方法给出了严格的稳定性证明。为避免控制设计中的抖振问题,控制器中的符号函数用饱和函数来代替。数值仿真分析验证了所提出的控制方法的有效性。     

基于正态-逆伽马分布的反巡航导弹命中概率估计方法

有效估计反巡航导弹武器系统命中概率是确定反巡航导弹武器系统弹药消耗的基础, 反巡航导弹试验成本高, 导致数据不足, 给估计反巡航导弹武器系统的命中概率带来困难。本文以防空试验中靶面落点服从二维联合正态分布的现象为切入点, 结合巡航导弹等效矩形域的特点, 提出了基于正态-逆伽马分布的反巡航导弹武器系统命中概率估计方法。选取正态分布和逆伽马分布作为反巡航导弹武器系统命中概率特征参数的先验分布, 并通过贝叶斯分析方法得到相应的后验分布函数。采用参数估计得到先验分布中的超参数, 确定命中概率的最大后验估值, 示例表明了方法的可操作性, 具有广阔应用前景。     

神经网络在质量矩导弹控制系统上的应用

以所建立的质量矩导弹数学模型为基础,通过对模型合理的简化,得到一个耦合的非线性动力学系统,由于存在参数的不确定性以及建模误差,考虑到质量矩导弹的鲁棒性要求,采用神经网络自适应控制器对系统进行补偿。通过李亚普诺夫稳定理论证明跟踪误差是指数收敛的,仿真结果验证了这种方法的有效性。     

高炮对巡航导弹拦阻射击毁伤计算模型

通过分析巡航导弹的结构和特点,提出了目标毁伤准则和目标毁伤树。并在此基础上根据射弹散布规律及穿甲动力学原理建立了毁伤模型。最后以某型巡航导弹为例,对毁伤模型进行了仿真。从仿真结果来看,采用该仿真方法能够描述高炮对巡航导弹的毁伤过程。     

二阶系统模糊变结构控制器设计及稳定性分析

采用滑模变结构控制时不可避免会产生抖振问题,尤其是对于那些变参数及具有不可测量持续扰动的系统,通过常规方法难以克服抖振对系统控制性能带来的不利影响。为此将模糊控制与滑模变结构控制相结合,设计了一种模糊变结控制器,既保持了变结构控制的鲁棒性及快速性,又能较好地消除抖振现象,并利用描述函数法分析了该控制系统的稳定性。最后通过一个具体的导弹变系数二阶控制系统的应用实例验证了该控制器的性能。     

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。     

体系作战下巡航导弹的动态隐身

通过体系作战下的系统作战仿真平台, 利用强化学习方法实时调整巡航导弹航迹, 实现面对敌方传感器的动态隐身。以巡航导弹突防美军“海军综合防空火控”系统为典型作战场景, 基于体系作战仿真平台设计了一种引入动态预警威胁和拦截脱靶量的奖励函数, 使用深度确定性策略梯度算法训练巡航导弹突防模型, 模型训练完成后巡航导弹通过感知预警机和拦截导弹的状态, 改变其机动轨迹以降低探测概率和提高拦截脱靶量, 达到动态隐身的效果, 进而提升其战场生存能力和突防能力。     

New robust fault-tolerant controller for self-repairing flight control systems

A new robust fault-tolerant controller scheme integrating a main controller and a compensator for the self-repairing flight control system is discussed. The main controller is designed for high performance of the original faultless system. The compensating controller can be seen as a standalone loop added to the system to compensate the effects of fault guaranteeing the stability of the system. A design method is proposed using nonlinear dynamic inverse control as the main controller and nonlinear extended state observer-based compensator. The stability of the whole closed-loop system is analyzed. Feasibility and validity of the new controller is demonstrated with an aircraft simulation example.     

巡航导弹作战效能评估系统

基于分布交互仿真（DIS）技术的效能评估系统能更科学地评价武器系统的作战效能。本文分析了巡航导弹的作战特点，描述了基于DIS技术的巡航导弹俾战效能评估系统的体系结构，模型体系，着重介绍了系统实现过程中巡航导弹武器系统模型的建立，并提出了系统真正服务于应用需要解决的相关关键技术，最后作者对DIS技术的推广应用前景进行了展望。     

基于干扰估计的BTT导弹鲁棒方差姿态控制

针对存在非线性和不确定性的倾斜转弯(bank-to-turn, BTT)导弹姿态控制问题,提出基于干扰估计的鲁棒方差控制方法。将姿态运动中非线性项和不确定项作为总干扰,采用干扰观测器进行估计,并引入控制系统进行补偿。干扰观测器的观测误差作为BTT导弹姿态运动的干扰输入,为了保证控制系统具有良好的动态和稳态性能,采用鲁棒方差控制理论设计了线性反馈控制器,将闭环极点配置在特定圆盘区域,同时将状态变量的稳态方差保持在给定的范围内。仿真结果表明,所提出的鲁棒方差姿态控制器能够保证良好的控制效果,鲁棒性强。