气动力控制的寻的制导系统的初步设计

在气动力控制的寻的制导系统初步设计时,首先要在保证弹上耦合回路稳定的条件下,对制导系统和导弹的重要参数进行折衷,接着把制导系统简化为一个五阶的线性时变系统来分析,其中随机量对系统的影响用伴随法进行分析、计算。最终要求出该系统在系统误差和随机误差作用下的脱靶距离和需用过载。采用这种设计方法、并辅之以计算机辅助设计,可以大大减少初步设计的时间。     

对半主动寻的单脉冲导引头的角欺骗干扰效果评估与仿真

建立了半主动寻的单脉冲雷达导引头制导方式的地空导弹系统与携带拖曳式有源诱饵的突防飞机的末端拦截过程模型。仿真模型计算了在各种战术配置参数下的导弹对飞机的脱靶距离 ,作为有源诱饵角欺骗干扰效果的评估指标。并由此得出了对抗双方应该采取的最佳战术参数配置。     

基于Youla参数化的PI制导律

以控制器的 Ｙｏｕｌａ 参数化分解为基础， 得到了一个能使不确定的目标机动加速度得到最大限度抑制的比例积分型制导律。仿真结果表明： 它比比例导引律能使制导系统在攻击机动目标， 特别是大机动目标时， 达到更小的脱靶距离。     

垂直发射先进拦截导弹气动力设计

本文论述了垂直发射先进拦截导弹(VLAIM)的空气动力设计依据,给出导弹基本外形的设计方法.这个方法可初步确定导弹的性能指标,这些性能指标包括:导弹速度、最小和最大拦截距离、机动性(用平衡过载g和弹体的时间常数来表达)以及发射期间的转弯能力.作为设计例子,考虑导弹在海平面上的续航速度M≈3.0,最大射程为9海里,最小射程为1海里,摧毁目标所需的机动能力超过50g.这些指标通常按预定的威胁范围提出.发射重量、有效载荷(即制导电子设备、战斗部/引信)重量和长度/体积均由导弹装运箱尺寸来确定.假定推进系统的推力足以使导弹获得所要求的射程、速度和过载能力,则导弹基本外形的选择依赖于对以下空气动力因素的综合考虑:需用的控制型式、导弹的物理限制、阻力、制导系统的敏感元件性能、升力面和控制面的最佳选配、垂直发射和转弯的燃气舵控制、弹体的时间常数以及导弹的基本性能等.     

导弹制导综述

在过去的20年里,导弹制导设计方案迅速发展,以至于现代导弹可以采用复杂程度不同的制导系统.其中一些导弹,尤其是面空导弹可在同一枚导弹内装上多种制导系统.下面简要地叙述一下目前正在使用的几种主要的导弹制导系统类型.自动驾驶仪 现代化的自动驾驶仪制导系统通常是和其它制导系统例如雷达、指令或红外系统等一起配合使用的.各种自动驾驶仪的复杂程度各不相同,某些自动驾驶仪仅能保证导弹平直飞行,另外一些则还能提供方位制导.一种仅由自动驾驶仪制导的早期飞航式导弹是V-1导弹,它是由德国人在     

适用于大距离拦截问题的零控脱靶量计算方法

对于中制导后具有较长滑行距离的大气层外拦截问题，为了精确确定零控脱靶量，两飞行器间的重力差必须被合理考虑。利用牛顿二项式定理及现代控制理论推导了两飞行器间相对运动状态解析表达式，并利用牛顿迭代法计算零控脱靶量发生时刻，最后得出一种快速而又具有较高精度的预测零控脱靶量改进方法。为验证预测方法的精度，介绍了几种常见的零控脱靶量计算方法并进行了数学仿真，仿真结果表明改进的ZEM预测方法具有明显的应用优势。     

空间微分几何制导律应用研究

分析了空间微分几何制导指令在弹道导弹拦截场景中的捕获条件和捕获能力。首先根据古典微分几何的曲率理论将微分几何制导曲率和挠率指令从弧长体系转换到时域下,然后基于理想飞行控制系统假设给出了指令攻角和指令侧滑角的算法以及空间微分几何制导律,最后推导出拦截高速目标时的初始捕获必要条件和奇异条件。仿真结果表明,空间微分几何制导律可以应用于实际的拦截场景,且与传统的比例导引律相比,该制导律对机动目标具有更好的拦截性能。     

基于EKF的主动雷达寻的制导状态估计与最优控制研究

针对主动雷达寻的制导问题,进行了非线性系统状态估计和最优制导律的研究,并进行了目标机动情况下的仿真验证。利用主动雷达给出的带有噪声的观测信息,设计了寻的制导系统扩展卡尔曼滤波器,估计弹目相对运动状态信息。基于最优控制理论,按照需用过载和脱靶量最小设计了线性二次型最优制导律。仿真结果表明,所设计的主动雷达寻的制导系统滤波器和最优制导律能有效对付机动目标,满足飞行器控制要求。     

基于零脱靶量设计的前向追踪拦截滑模制导律

在拦截高超音速目标时,传统拦截制导律要求拦截弹速度更高,由此带来拦截弹的能量和控制等诸多难题.本文设计了一种基于零脱靶量的前向追踪拦截滑模制导律,实现了低速拦截弹拦截高速目标.首先分析了前向追踪拦截模型,该模型将低速拦截弹放置在高速目标前方飞行,通过控制拦截弹的飞行方向,可以达到拦截目标的目的;然后给出了前向追踪模型下理论脱靶量在目标机动和非机动两种情况下的数学表达式;最后以目标机动情况下的理论脱靶量为滑模面,设计了一种基于滑模控制的前向追踪拦截制导律.仿真试验验证了该制导律的可行性和高精度、低过载的特点.     

半捷联寻的导引头寄生回路稳定性分析与制导精度分析

对半捷联寻的导引头的寄生回路稳定性进行了分析,研究了半捷联寻的制导系统主要参数变化与各误差源对制导精度的影响。首先进行了半捷联寻的导引头跟踪控制系统设计,建立了半捷联寻的导引头隔离度数学模型及由隔离度函数引起的寄生回路数学模型,推导了隔离度函数最大幅值与导引头系统参数之间的解析表达式,给出了寄生回路稳定判据,建立了寄生回路稳定域与导引头控制器参数之间的约束关系。 基于伴随技术推导了目标机动及测量元件噪声所引起的脱靶量与弹体过载的显式解析表达式。 最后针对实际的半捷联寻的制导系统进行了精度分析,给出了制导系统主要参数变化对制导精度的影响规律,确定了各种误差源信号对制导精度的影响程度,为半捷联寻的制导系统总体设计提供了理论依据和技术支撑。     

基于时间最优的大气层外拦截律设计

针对大气层外拦截提出了一种基于拦截时间最短的拦截律。根据最优控制理论由相对运动参数确定拦截弹时间最优的推进方向,用变结构控制理论调整拦截弹姿态角以跟踪指令姿态角,拦截弹沿体轴方向持续推进直至拦截结束。拦截律要求控制器在较短的时间完成对指令姿态角的跟踪后即停止工作。仿真结果表明：拦截律有很好的拦截精度,可引导拦截弹对目标实施碰撞杀伤。     

攻防对抗机动过载关系分析

针对攻防对抗中具有高机动性的突防弹进行机动躲闪,基于线性二次型微分对策理论,建立了攻防对抗线性化运动模型,分析了拦截弹在完全理想情况下实施有效拦截所需具备的最小过载能力与被拦截目标机动过载能力之间的关系,定量地给出了实现零脱靶拦截的对抗过载比应满足条件的解析形式。在考虑拦截弹在初始时刻零控脱靶量为零的条件下,给出了拦截区域和突防区域与对抗过载比、动力学响应时间常数比等参数的关系。通过建立双方过载对抗关系的理论,得到理论分析结果,通过减小双方初始距离或增大相对运动速度可以降低实现有效拦截对过载比的要求。     

用于目标加速度估计的双时间尺度自适应跟踪滤波器

在空对空拦截中,寻的阶段是一个关键阶段.该阶段的特点是时间短、寻的路径上的方位角速率低.其所以是关键,因为关于目标机动的任何误判都可能导致很大的脱靶距离.本质上这是由于目标实施躲避机动造成相遇航路误差而跟踪者来不及调整航路所致.因此要设计出能够对目标机动产生快速反应的导引律,目标加速度估计是至关重要的.然而,空对空导弹目标跟踪器的综合还面临一些棘手问题.这些问题包括缺乏可观测性、建模误差以及高采样率引起的计算时间限制.本文给出了一个能解决这些问题的新的跟踪滤波器.该滤波器以跟踪动态中固有的时间尺度分离为基础.结合一种筒单的自适应方法,该滤波器能够跟踪很多类型的目标机动,从计算量角度考虑也是有效的.     

基于随动平台的天文-惯性复合制导系统在弹道导弹上的应用研究

详细介绍了基于随动平台的天文-惯性复合制导系统的原理.研究了随动平台跟踪星体的机理;推导了控制随动平台转动所需的计算公式;讨论了星体跟踪器对平台误差角的观测过程;导出了星体跟踪器的测量输出与平台误差角之间的数学方程.仿真结果表明,天文-惯性复合制导系统可以有效地修正导弹的初始定位定向误差及初始对准误差.该系统精度高,可行性强,特别适合在机动发射的弹道导弹上使用.     

基于LQR/SMVS的鲁棒最优制导律研究

针对导弹在拦截机动目标的特点,以最优控制中的线性二次调节(LQR)和滑模变结构(SMVS)为理论基础,推导出一鲁棒最优制导律。它综合了LQR和SMVS的优点,不仅脱靶量和消耗能量小,而且对目标机动等干扰不敏感,具有鲁棒性。仿真结果表明,所得制导律具有良好的性能,具有一定的应用价值。     

一种强鲁棒变结构制导设计

传统制导拦截模型可用一组方程来描述,由于该方程是耦合的,对其进行制导律的设计时,往往假定导弹在瞄准线方向不可控,但这样必然产生较大的模型误差。文中将传统制导方程进行变换得到其状态空间形式,根据导弹和目标各自加速度沿瞄准线(LOS)方向及其垂直方向的分量之间的物理关系对状态方程降维,然后通过引入有界参数变量,得到含有控制不确定性和外部干扰的描述形式,进而按照不确定系统变结构控制原理设计了制导律。由于制导律设计时考虑了导弹法向加速度分量的相关性、不同状态对拦截模型不确定性影响和外部干扰,所以具有强鲁棒特性.仿真结果表明这种制导律在合理参数选取下其抗目标机动能力强、脱靶量小、过载要求低、无控制抖动问题。
     

战术导弹的角度和距离制导规律之比较

对传统的比例导航规律(应用伴随技术的角度制导规律)与现代制导规律(包含最佳估值器的距离制导规律)加以比较,比较内容是脱靶距离与可实现性.对最佳距离规律和最佳角度制导原理分别作了阐述和比较后认为,它们的最小脱靶距离方差是相等的,由某个确定的目标引起的脱靶距离也是相等的,但在大多数情况下,最佳角度制导实际上不可能精确实现,而最佳距离规律却往往是可实现的.     

智能滑模变结构制导律

基于零化反导导弹的脱靶量,用变结构控制理论和非线性运动学方程推导了一种能适应目标作大机动的滑模变结构制导律。设计了一种新颖的模糊逻辑控制器,通过嵌入专家经验,实现了导引律系数的智能改变,建立了目标作螺旋机动的数学模型。末制导仿真结果表明：智能滑模变结构制导律在拦截三维螺旋机动目标时具有响应快速性,视线角速率和脱靶量较小,对高速大机动目标有较好的拦截效果。     

带终端攻击角度约束的变结构制导律

针对某些导弹要求限制终端攻击角度的作战要求,基于滑模变结构控制理论,推导出一种对脱靶量和终端攻击角度约束的变结构制导律,在此基础上对弹-目相对距离变化率进行了估计,并对所提出制导律的性能进行了分析。所得制导律形式简单、实用,且克服了被动寻的导弹不能测弹-目距离变化率的约束。仿真结果证明,对于某些作变加速机动的目标,该制导律都能够以期望的终端攻击角度命中目标,对于目标的机动具有较好的鲁棒性。     

大弹体动态滞后末端区制导系统优化设计

弹体动态滞后较大导致制导系统在末端区稳定性变差、失稳时间提前、失稳距离变大是比例导引性能不佳的主要原因。针对此问题,研究了引入视线角加速度补偿的扩展比例导引系统优化设计问题。基于速度式线性化弹目运动学模型和制导系统动力学特性,按照最优补偿条件给出了制导参数取值方法。仿真研究表明,优化的扩展比例导引显著改善了大动态滞后弹体条件下制导系统在末端区的稳定性,使得失稳时间推后,脱靶量明显减少。