高超声速飞行器制导控制系统性能评估

在高超声速飞行器制导控制系统的性能评估中,由于影响其性能的因素众多,需要大量的仿真试验才能获得准确的评估结果,评估效率低。针对此类问题,提出了一种适用于高超声速飞行器制导控制系统的性能评估方法。首先,建立了包含制导控制规律的闭环飞行器模型,并对飞行器运动特点及对性能产生影响的因素进行分析;其次,挑选主要影响因素为试验因子,基于优化拉丁超立方试验设计方法在采样空间中采样获取试验方案;然后,结合仿真数据,从定性、定量角度得出评估结论;最后,采用评估示例验证了提出的方法有效且在飞行器制导控制系统性能评估中的应用是可行的。     

先进的制导仿真实验室

先进制导仿真实验室(AGSL)是用于导弹闭合回路半实物(HWIL)仿真的现代化设施。它包括一个五轴飞行运动模拟器(FHS),一个计算机图象生成系统(CIG)和一个红外场景投影机(IRSP)。由于电子联合公司(EAI)的Simftar计算机和先进制导仿真实验室的结合,使得马丁-马里埃塔电子,信息和导弹系统公司能够提供实时的半实物仿真和人在回路(MIL)的仿真,以便进行武器和火控系统的设计,分析和试验。先进制导仿真实验室和技术计算中心(TCC)的仿真测试实验室(STL)之间通过一条光纤线路连接。通过这条线路可以在这个远程实验室中使用PT-2000和其它先进制导仿真实验室的设备进行人在回路和半实物仿真的研究。     

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。     

采用灵巧制导技术回避障碍物

为灵巧制导弹头研制的末制导系统可能会导致生产一种能防止直升机与障碍物相撞的OAR94雷达。 PEAB公司已完成了这种雷达的地面试验,现正进行试销,然后再决定是否要继续     

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。     

制导炮弹的发展概况

本文叙述制导炮弹采用半主动激光末制导、红外成象末制导和毫米波末制导的优、缺点。叙述一些国家用榴弹炮、迫击炮、高射炮和海军炮等发射的制导炮弹的结构和研制动向。叙述制导炮弹是一种高技术产品,是部队需用量较多的产品。     

基于角度关系的几何制导律研究

基于受保护飞行器、防御弹和攻击弹在空间形成的角度关系设计了一种几何制导律。首先,通过分析三者在空间形成的三角形几何关系,将受保护飞行器和防御弹作为一个协同体,以防御弹位于攻击弹和受保护飞行器的连线上为基本准则,给出二维几何制导律的表达式,并对所设计制导律的稳定性进行证明推导。其次,利用矢量运算将设计的二维制导律在三维空间进行了扩展,给出了三维空间中几何制导律的表达式。最后,仿真表明,设计的几何制导律能够有效保护飞行器安全,相对于比例导引,拦截时间短,制导精度髙,过载变化较为平稳,克服了比例导引末端过载发散的情况,降低了对执行机构的要求。     

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     

制导兵器鉴定试验中的仿真技术应用

常规兵器日益向制导化方向发展,由此带来一些新的技术特点,给制导兵器鉴定试验提出了试验经费、试验方法等多方面的新课题。论述了制导兵器鉴定试验方法需要采用仿真技术的必要性,以及飞行试验在制导兵器性能评定中存在的问题;介绍了仿真技术、数学仿真技术及半实物仿真技术的发展历史及其在制导兵器鉴定试验中的应用价值;阐述了国家靶场应用半实物仿真技术的对策和前景。     

毫米波目标仿真器可以用于30～300千兆赫的频率范围内对导弹制导系统进行试验研究

乔治亚州亚特兰大毫米波技术公司研制了一种由计算机控制的毫米波目标仿真器。这种仿真器可以用于半实物仿真系统,以便对毫米波导引头进行研制性试验。这种目标仿真器为导弹的制导控制系统提供了一种试验研究的方法。在试验中,通过模拟空-空和空-地作战情景,进行反复的模拟飞行,如同导弹系统在进行飞行一样。     

基于滑模变结构制导律的捕获区分析

针对拦截弹的中末制导交接班条件设置问题, 分析了以滑模变结构制导律为末制导律的捕获区。首先, 结合临近空间作战背景建立末制导段弹目相对运动模型。其次, 基于滑模变结构控制理论设计了一种能够保证拦截末端过载收敛且性能优良的滑模变结构制导律作为末制导律, 并对其稳定性进行分析。然后, 分析了零控拦截条件并对滑模变结构制导律的捕获区进行理论推导、分析与证明, 得到了滑模变结构制导律的捕获区边界。最后, 通过设计4种情形下的仿真实验, 验证了本文捕获区分析的正确性。     

基于零化视线角速率的非线性预测制导律

利用非线性预测控制理论设计了一种零化视线角速率的预测制导律. 首先, 以弹目视线角速率为反馈项, 最小化预测误差为性能指标, 基于非线性预测控制理论和最优化理论推导出非线性预测制导律, 并对闭环回路的稳定性进行了证明. 其次, 针对制导律中含有的目标机动项信息, 设计了一种基于时间延迟控制理论的滤波算法, 并应用于预测制导律, 最后仿真考虑到导弹的延迟环节, 采用三阶自动驾驶仪模型, 验证了设计的制导律能够有效拦截机动目标, 与传统比例导引相比, 视线角速率变化平稳, 克服了末端视线角速率变化过快而导致过载饱和的情况, 降低了对执行机构的要求.     

Q-learning强化学习制导律

在未来的战场中,智能导弹将成为精确有效的打击武器,导弹智能化已成为一种主要的发展趋势。本文以传统的比例制导律为基础,提出基于强化学习的变比例系数制导算法。该算法以视线转率作为状态,依据脱靶量设计奖励函数,并设计离散化的行为空间,为导弹选择正确的制导指令。实验仿真验证了所提算法比传统的比例制导律拥有更好的制导精度,并使导弹拥有了自主决策能力。     

末制导炮弹发展趋势及其研究方向

针对末制导炮弹、末制导迫弹以及舰炮发射的制导炮弹,介绍了它们的发展历史及改进情况。分析了末制导炮弹的使用局限性及其优缺点,总结出末制导炮弹的发展趋势是追求精度、射程、威力、智能化以及低成本。介绍末制导炮弹飞行力学研究领域的一些关键技术,如抗高过载技术、空间定向技术、增程技术、导引头扫描规律与捕获域研究、制导律与交接班技术以及费效分析等。     

基于非奇异Terminal滑模的导弹末制导律研究

结合导弹拦截的精确末制导问题,提出了一种基于非奇异Terminal滑模的鲁棒末制导设计方法。基于Terminal滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够在有限时间内收敛到零的思想,在末制导滑模中引入非线性项,代替传统线性变结构滑动模态的设计,同时将目标的机动加速度视为已知的有界扰动,并实时对极值进行自适应估计,推导出一种非奇异Terminal滑模制导律(TSMG)。导弹在TSMG制导律的导引下,弹目视线角速度可以快速收敛,从而保证导弹有很高的命中精度。仿真结果表明非奇异Terminal滑模制导律设计的有效性。     

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。     

最优控制拦截与微分对策拦截的导弹制导律比较

本文以脱靶量作为优化判据,用最优控制和微分对策论推导空对空导弹制导律。假设目标弹体/自动驾驶仪响应是理想的,导弹具有理想的和一阶的两种响应。就一阶导弹响应而言,在微分对策公式中,目标常造成非零的脱靶量。而对于所有其它考虑到的公式,具有能促成导弹无脱靶的状态。在这些情况中,可用一种辅助性能指标(即控制能量)去指定唯一的控制。本文用两个模拟方案估计制导律:一种是在靠近内发射界发射的导弹,另一种是在靠近外发射界发射的导弹。微分对策制导律比最优控制律对当时目标加速度估算误差不敏感。对于外发射界方案,用理想导弹响应的制导律较好;而对于内发射界方案,用一阶导弹响应的制导律能得到较小的脱靶量。     

攻击机动目标的被动寻的模糊变结构制导律研究

针对目标机动且仅有视线角速度测量的被动寻的制导问题,提出了被动寻的模糊变结构制导律。该制导律将目标机动视为干扰量,首先应用滑模变结构控制理论推导出滑模变结构制导律,然后采用模糊控制技术,根据目标加速度估计值来自动选取制导律开关项的强度,以达到削弱抖振的目的。在工程实现时,采用制导指令低通滤波的方法实现对弹体攻角和侧滑角的估计。将该制导律应用于电视制导航弹的数学仿真,并与滑模变结构制导律、比例导引制导律进行了比较。仿真结果表明,该制导律攻击机动目标的脱靶量较小,对估计误差具有较强的鲁棒性。     

考虑布儒斯特角约束的复合积分制导律设计

雷达导引头下视探测超低空目标时,受多径效应的影响,严重降低了跟踪的精度。将弹目视线角约束在布儒斯特角附近,可有效降低多径干扰的影响。基于积分滑模控制的思想,设计出一种线性积分滑模制导律,该制导律相对于传统的滑模制导律而言,由于省去趋近滑模运动阶段,具有更快的渐进收敛特性。为了进一步提高视线角的收敛速率,设计了非线性积分滑模制导律,该制导律可保证弹目视线角在有限的时间内快速收敛至布儒斯特角。为了解决积分滑模开关项高增益系数引起的抖振问题,设计了滑模扰动观测器来估计目标的机动加速度。结合非线性积分滑模制导律,引入目标加速度的估计值,设计出一种复合制导律。结果表明,该复合制导律能有效地消除抖振现象,减小脱靶量,提高拦截的精度。     

波音公司将用复合材料制造拦截导弹

波音航空空间公司将采用先进的高温复合材料为陆军研制两种弹道导弹防御拦截导弹。 该公司与陆军签订了两项合同,一项是对非核低空拦截导弹的弹体前部结构方案进行第一阶段研究,价值为四十四万七千美元,为期八个月,另一项是研究高空拦截导弹弹