拦截主动防御目标的微分对策制导律

针对目标可以对攻击弹进行主动防御的交战场景,提出了 一种拦截主动防御目标的微分对策制导律.首先,建立了攻击弹、目标和防御弹的相对运动模型,并在碰撞三角形附近进行了线性化.然后,在防御弹采用某种已知的线性制导律的情形下,把该作战场景中攻击弹与目标的对抗问题,描述为一个含不等式约束的线性二次型微分对策问题.最后,基于微分对...     

基于零控拦截的微分几何制导律

基于零控拦截打击的思想设计了一种新型微分几何制导律.论文首先介绍了微分几何相关知识,基于伏雷内(Frenet)坐标系分析了拦截器和目标的相对运动学关系,基于零控拦截的思想设计了一种新型微分几何制导律,并给出拦截器速度方向矢量变化的迭代计算方法.其次,结合圆形相关理论,利用李亚普诺夫稳定性定理对设计微分几何制导律的稳定性进行了详细证明推导.最后通过仿真表明,该制导律可有效拦截机动目标,相对于传统的比例导引律,设计的新型微分几何制导律制导精度高,拦截时间短,避免了末端过载快速增大的现象,降低了执行机构的要求.     

机动目标拦截新型微分几何制导律设计

针对大气层内机动目标拦截问题,基于广义微分几何制导体制设计了一种新型的微分几何制导律。与控制视线转率有限时间内收敛不同,采用视线转率随着弹目相对距离减小而渐进收敛的滑模面。鉴于观测器估计目标加速度存在初始尖峰现象,且嵌入观测器的制导律难以证明稳定性,假设目标加速度是具有未知上界的干扰,提出一种双幂次的自适应律对其上界进行估计。通过添加修正项,消除了饱和函数替代符号函数对稳定性的影响,并证明了所设计的制导律是渐进稳定的。仿真结果表明,所设计的新型的微分几何制导律能够有效拦截机动目标,且过载分布均匀、能量消耗少。     

双重控制导弹微分对策制导方法

针对单一鸭舵控制或尾舵控制的不足,基于双边优化微分对策理论给出了一种双重控制微分对策制导律,实现了二者的有效融合。对该制导律微分对策空间进行了分析,分别研究了理想拦截情形和非理想拦截情形下鞍点解存在的条件。考虑量测噪声因素,进行了估计器和目标拦截性能指标的设计,并基于蒙特卡罗法进行了仿真。结果表明相比于单一的鸭舵或尾舵控制,该双重控制制导律具有较好的目标拦截性能和较高的单发命中概率。     

微分对策制导律研究的现状及展望

本文介绍了微分对策制导律（ＤＧＧＬ）研究的现状，对其定性分析方法，尤其是定量分析方法进行了回顾和评价，提出了ＤＧＧＬ未来要研究的重点以及对这种制导律的一些展望。     

基于神经网络和微分对策理论的制导律

根据微分对策制导律目前面临的困境,本文尝试将神经网络引入微分对策制导律。采用ＢＰ模型,将微分对策的定量和定性分析结合起来。以导弹与飞机格斗为例,探讨其实现的可能性和优点,为将来发展基于微分对策理论的智能制导律提供了一定的思路。     

信息单向传输带拦截角约束的协同拦截制导律

针对无人战机(unmanned combat air vehicles,UCAV)(目标)发射防御弹对来袭攻击弹以一定拦截角度进行拦截的问题,假设目标和防御弹协同飞行且其之间只能进行单向信息传输,在来袭弹采用增强比例导引律的前提下,建立了防御弹信息单向传输和目标信息单向传输两种模式下的防御弹攻击弹视线角非线性模型。考虑防御弹脱靶量要求、拦截角度约束和防御弹(或目标)的控制能量因素,建立了性能指标函数,采用最优控制理论,分别设计了能够使防御弹以指定拦截角度拦截攻击弹的目标单向协同制导律和防御弹单向协同制导律。仿真结果表明,在两种信息单向传输模式下,通过目标与防御弹的协同,防御弹均可以指定拦截角拦截攻击弹;与具有拦截角度约束的非协同制导律相比,单向协同制导律的控制能量更小。     

前向拦截的三维制导模型及制导律设计

为了解决拦截器导引头的气动加热问题,提出了前向追踪(Head Pursuit)制导方法。该方法是将拦截器导引到目标轨道的前方并沿着和目标相同方向飞行,而在目标轨道的前方拦截目标,要求拦截器的速度低于目标的速度。在建立了目标和拦截器的三维制导模型基础上,采用全局二阶滑模控制理论设计了二阶滑模HP非线性制导律。并在考虑目标机动加速度未知的情况下,设计了观测器对目标机动加速度进行估计。通过拦截器拦截目标的弹道的数字仿真验证了制导模型和制导律的正确性。     

基于微分对策的非仿射导弹学习滑模制导

针对具有非仿射形式的导弹截机动目标问题,研究了一类基于微分对策的非仿射学习滑模制导方法。首先,构建辅助系统,将制导系统转化为增广控制仿射形式;针对目标未知机动造成的扰动项,设计自适应滑模控制策略,鲁棒匹配扰动部分的同时使系统状态沿着预设滑模面进入滑动模态运动。然后,针对带有非匹配扰动部分的等效滑动模态系统,利用评价网络在线学习最优微分对策控制策略,使系统满足预设性能指标,并通过Lyapunov方法证明闭环系统有界。最后,仿真结果表明导弹能够成功拦截目标,证明了所提制导律的有效性。     

三维导弹拦截的非线性自适应导引律

在三维空间中,根据导弹与目标的运动学关系,建立了导弹拦截的三维模型,分别针对目标非机动和机动的情形,充分利用已经测得的信息,采用自适应方法建立了一种新的非线性导引律,并且运用Barbalat引理以及Lyapunov方法严格证明了导引律的正确性,它能够保证拦截全局一致有界。和已有的控制律相比,该导引律具有设计简单,控制光滑,容易实现的特点,避免了使用变结构控制时所导致的自激震荡。仿真结果验证了控制律的有效性。     

微分几何制导律捕获条件分析

基于Frenet坐标系的传统微分几何制导律推导过程较为复杂,工程应用中存在很大的局限性。首先在时域中推导了微分几何制导指令,其次为方便对导弹捕获目标条件的研究,建立了相对速度坐标系。基于此坐标系将弹目相对运动轨迹区域进行了分割,根据分割的不同区域给出导弹捕获目标的充分条件,并对其进行了证明推导。最后仿真结果表明,当弹目相对运动初始信息位于不同的区域时,根据给定的充分条件,导弹能够捕获目标,并且具有较高的制导精度。     

拦截机动目标的三维自适应神经网络制导律

针对导弹拦截机动目标及导弹执行机构存在物理受限的问题,研究了三维非线性抗饱和制导律的设计问题,基于径向基函数神经网络法以及自适应法设计了抗干扰以及抗饱和的终端滑模制导律,该制导律是有界的并且能够保证系统状态一致最终有界,与传统抗饱和制导律相比具有收敛速度快和精度高的优势.进行了理论证明.给出数学仿真实验结果,验证了所设...     

寻的导弹的一种新制导律

本文提出了寻的导弹的一种新型制导律。这个设计概念基于使寻的时间最短。业已表明,为了实现这种制导概念必须有预测拦截路线的算法和使导弹航向转到所预测的拦截路线方向上的制导命令产生器。本文推导了预测拦截路线的算法并且证明整个制导律是容易实现的。仿真结果证明了最短的寻的时间性能和加宽的发射包迹。     

带有角度约束的机动目标拦截协同制导律

研究了多枚导弹同时拦截高机动目标情况下的制导律设计问题。基于终端滑模控制方法和一致性原理设计了多枚导弹协同制导律,实现所有协同导弹的视线角速率在有限时间内收敛到零,视线角收敛到期望的角度。在视线方向上,能够保证多枚导弹具有相同的拦截时间。基于双曲正切函数,所提出的未知上界的在线估计算法有利于减小输入通道的切换增益和抖动。利用Lyapunov稳定性理论,对所设计的闭环系统给出了严格的稳定性证明。在仿真研究中,进一步验证了所提出的协同制导律的有效性。     

适用于超低空拦截的复合制导律设计方法

防空导弹在拦截超低空目标时,多径效应的存在会大大降低导弹雷达导引头探测跟踪目标的精度.为降低多径干扰的影响,可将弹目视线角(line of sight,LOS)约束在布儒斯特角附近,但是多数的研究仅仅是在弹目交汇处将其约束至布儒斯特角.基于模型预测控制可跟踪期望LOS的特点,设计出一种模型预测制导律.针对超低空目标机动...     

基于二阶滑模控制的微分几何制导律

针对机动目标拦截设计了一种零化视线角速率的微分几何制导律。首先,基于古典微分几何原理,对弹目拦截的空间几何关系进行分析,建立了弹目拦截的相对运动学模型;其次,针对外界干扰对非线性仿射系统的影响,设计了二阶滑模变结构控制器,并对控制器的稳定性和有限时间收敛性进行了分析。再次,以二阶滑模控制器为基础,将目标机动作为外界扰动项,基于零化视线角速率的思想设计微分几何制导律。为克服解耦条件下带来的信息丢失,利用李群理论,给出了非解耦条件下导弹制导曲率指令和挠率指令的计算方法,同时为避免拦截过程中制导指令出现奇异,对拦截的初始条件进行了研究,给出了导弹拦截目标的捕获条件。最后仿真表明,所设计的微分几何制导律制导精度高,拦截时间短,过载变化较为平稳,相对于传统的非线性微分几何制导律,大大提升了制导性能。     

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。     

中远程防空导弹的末制导律设计与仿真

应用线性二次高斯调节器原理,本文提出一种适用于脉冲多卜勒雷达自寻的制导导弹的适应性强,制导精度高,易实现的最优制导规律。为解决工程实现的关键问题,提出了目标机动加速度模型。根据机动目标的统计模型和非线性最优滤波理论推导出一个快速跟踪的自适应滤波算法,并给出了目标机动加速度、导弹与目标相对距离和距离变化率的估计算法。某改进后导弹的仿真结果表明该算法具有很好收敛性和稳定性。     

一种前向拦截的非线性变结构制导律

前向拦截制导方法是将拦截器导引到目标轨道的前方并沿着和目标相同方向飞行而拦截目标.这种方法要求拦截器的速度低于目标的速度,可以解决拦截器导引头的气动加热问题.在建立了目标和拦截器的运动学模型基础上,基于李亚普诺夫稳定性理论,在考虑目标机动加速度未知的情况下,根据滑模变结构控制对干扰和摄动的自适应性设计了前向拦截非线性变结构制导律.通过拦截器拦截目标弹道的数字仿真验证了制导律的正确性.     

基于神经网络的实时滚动追逃博弈导弹制导律

针对导弹实时滚动追逃博弈对抗双方制导律求解问题,设置了若干组对抗双方初始状态,采用分解正交配置法分别离线求解双边开环最优控制,并组成神经网络训练数据集。基于数据集将所有短周期初始和终止时刻对抗双方的状态和控制变量作为输入和输出,采用反向传播(back propagation,BP)算法训练神经网络。然后分别在简单、复杂和不确定环境下,基于滚动时域优化框架使用BP神经网络估计短优化周期内双边开环最优控制,反馈更新对抗双方状态并重复上述过程,进而实时滚动求解导弹追逃博弈双边闭环最优控制。最后将上述方法和直接法得到的优化结果进行比较,捕捉点位置和博弈时间最大误差分别为0.554%和0.097%,两种方法的优化结果吻合较好。同时本文方法计算耗时明显下降,有效提高了导弹滚动追逃博弈制导律求解的实时性。