多级固体火箭制导方案设计与仿真

高超音速飞行器的发射要求满足多项终端约束条件,多约束条件对于带关机控制的液体火箭发动机来说比较容易实现,对于耗尽关机型固体火箭,需通过能量管理来消耗多余能量,满足约束条件.在待增速度的计算中引入能量管理,通过弹道设计和制导方法来进行终端能量的管理,实现具有工程应用价值的闭路制导,对多级固体火箭制导方案设计问题进行深入的研究.通过数字仿真,综合比较不同制导方案的制导精度,获得最优制导方案,为多约束条件下选择高精度制导方案提供参考.     

MIMU/GPS组合导航系统在制导弹药中的应用

为了减小制导弹药中导航系统的体积、重量和功耗,研制了一种主从式紧耦合双处理器结构的导航计算机,它以数字信号处理器(DSP)实现导航算法,以单片微控制器和CPLD作I/O接口处理机,可大大提高系统的执行速度。采用基于信息融合技术的组合方案充分地利用了各种导航传感器的信息,有效地提高了导航系统的精度。     

海天背景下的红外序列图像仿真

对于红外成像制导仿真而言,无论是半实物仿真还是数学仿真,关键在于红外序列图像的生成．该文介绍通过OpenGL模拟海天背景下舰船目标的红外序列图像．首先对舰船目标进行三维建模,分析目标背景的温度场和红外辐射特性,同时通过Lowtran7软件来计算大气传输中的辐射衰减,对得到的辐射量进行量化,最后利用双缓存技术实现红外图像的动态生成．     

一种基于变结构控制的鲁棒制导算法设计

针对平面拦截问题,选择导弹和目标之间的相对速度矢量与导弹-目标视线之间的夹角(称为相对航向误差角)作为将要被控制到零的输出。将与目标运动的加速度和速度方位信息有关的量视为干扰量,基于变结构控制理论设计了一种鲁棒制导算法。该制导算法不需要得到目标精确的加速度和速度方位信息,因而更便于工程实现。仿真结果表明,该制导算法对目标的机动具有强的鲁棒性。     

针对机动目标的三维实时滚动优化制导策略

为解决目标机动策略未知条件下的飞行器拦截问题, 提出一种基于神经网络的三维滚动优化制导策略。首先, 针对全局最优导引律终端时刻难以确定的问题, 在滚动时域优化框架下, 引入零效脱靶量设计局部最优导引律, 并使用粒子群优化算法进行求解。其次, 为了提高制导律在线求解效率, 构建神经网络, 对优化算法滚动求解得到的若干组制导训练数据进行离线学习, 并将经过训练的网络用于制导指令在线滚动优化。仿真结果表明, 神经网络-滚动优化制导策略对采取各类机动方式的目标均具有较好的制导性能, 有效提高了制导指令在线优化效率, 可以为飞行器制导律实时滚动求解提供参考。     

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。     

多约束多输入拦截器姿轨一体化复合控制

针对临近空间动能拦截器,提出了一种高精度、低能耗的姿轨一体化复合控制方法。首先,基于拦截器运动学、动力学方程、执行机构特性及全捷联导引头结构,建立了全捷联姿轨复合控制拦截器制导控制系统模型;其次,利用反正切函数设计了包含体视线角约束的映射函数,并针对姿轨耦合问题,结合高阶滑模控制设计了姿轨一体化复合控制律,在满足体视线约束和交会角约束的同时,完成了多个控制任务;最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了控制律控制下系统的稳定性,并通过仿真验证了一体化设计方法的优越性、映射函数约束的有效性,以及控制律的鲁棒性。     

对毫米波制导反舰导弹实施质心干扰的仿真研究

对毫米波制导反舰导弹实施箔条质心干扰进行了仿真研究，采用面目标分析方法研究了考虑切割效应的箔条云雷达截面积仿真模型，讨论了舰船雷达截面积、反舰导弹跟踪、箔条云布放和运动等仿真模型，并提出了基于有足够的有效质心干扰时间、箔条云初始位置布放在反舰导弹末制导雷达跟踪范围之内以及有足够的脱靶距离三个约束条件的箔条质心干扰效果模型。     

大气层外主动防御三维自适应滑模制导律

针对提高弹道导弹中段突防成功概率问题,提出了主动防御滑模自适应制导律。首先,推导出目标、拦截导弹和防御导弹的三维相对运动方程。其次,基于三角拦截制导策略,利用Lyapunov稳定性理论设计了主动防御滑模自适应制导律(active defense adaptive sliding mode guidance law,AD-ASMG)。该制导律能同时达到两个制导目标:防御导弹处在目标和拦截导弹视线上,保持三点共线;零化防御导弹对拦截导弹的视线转率。最后,针对开关式轨控发动机推力大小不可调节的问题,考虑了发动机动态特性,设计了精确的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制方法,获得可变的等效力,适应制导指令变化的要求。六自由度仿真结果表明了该制导律的有效性。     

灵活、开放的卫星制导、导航与控制仿真软件环境

卫星制导、导航与控制（GN＆C）仿真对卫星设计和在轨运行都具有重要的决策支持作用,然而GN＆C系统方案的多变性和模型使用的复杂性对快速构建高逼真度仿真不利.为解决这一问题,设计并实现了一个灵活、开放的卫星GN＆C仿真软件环境：可通用于各种GN＆C方案,能有效屏蔽GN＆C仿真系统构建细节而快速建立仿真系统,并能够方便集成体现专业经验的详细模型实现高逼真度仿真.关键技术有：卫星GN＆C仿真的规范化结构描述;GN＆C仿真涉及的各类模块模型及其使用的统一管理;模块连接关系的关联矩阵以及任务仿真系统模型的自动生成.