导弹靶弹弹道机动变轨通用控制指令设计

导弹进行一定强度的机动飞行,就能够提高突防能力,因而,在军事训练中需要具有末端机动变轨能力的靶弹.针对靶弹机动变轨弹道的设计问题,提出变轨通用控制指令设计形式,利用此设计可使靶弹位移与过载指令控制信号协调配合,控制靶弹实现跃升机动、蛇行机动、摆式机动和螺旋机动等变轨形式.通过仿真证明,此设计的变轨弹道通用控制指令,可以满足靶弹跃升机动、蛇行机动、摆式机动和螺旋机动等各种变轨形式的弹道设计要求.     

反舰导弹末端螺旋机动策略优化

为了使反舰导弹在与水面舰艇攻防对抗过程中获得较好的突防效果,文章首先对水面舰艇的反导防御体系进行建模,研究反舰导弹和舰空导弹的攻防对抗过程,然后在此基础上研究反舰导弹的螺旋机动突防方法,最后以拦截弹平均脱靶量最小为评价指标选择最优的末端螺旋机动突防策略。     

反舰导弹末端蛇行机动突防效果仿真

末端蛇行机动是反舰导弹突防的一种重要手段。基于伴随技术,利用简化的导弹—突防拦截模型,得到了突防反舰导弹蛇行机动时拦截导弹的脱靶量,并分析了影响拦截导弹脱靶量的各个因素,研究结果为反舰导弹的作战使用和末端机动策略的制定提供了理论上的依据。     

基于伴随技术的超音速反舰导弹末端机动突防的脱靶量分析

采用伴随技术,得到了确定性误差条件下反舰导弹末端机动突防的稳态脱靶量解析解。利用该解析解,得到了各种末端机动的脱靶量曲线。结果表明,两种非平面机动方式比平面机动方式有更大的脱靶量,从而有更好的突防效果。     

基于Lyapunov稳定性的扩展比例导引律研究

利用虚拟目标概念和三维空间追逃模型,提出了一种基于Lyapunov稳定性的扩展比例导引律。该导引律能同时满足脱靶量要求和末端落角要求,保证了大空域变轨弹道的各段弹道平滑衔接。利用该导引律引导反舰导弹实现了各种形式的大空域变轨弹道。采用大空域变轨弹道有利于提高反舰导弹的机动能力和突防能力。仿真结果证明了所提出的基于Lyapunov稳定性的扩展比例导引律是很有效的。     

基于控制变量参数化的主动反拦截突防最优控制计算方法

针对由于敌防空系统防御能力不断提高所带来的进攻导弹突防难题,提出主动反拦截突防(IAIP)的概念,以弥补传统机动突防仅考虑进攻导弹的逃逸而忽略其攻击任务的缺陷。根据IAIP制导的内涵,在综合考虑目标的机动性能、拦截导弹末段的拦截特性及进攻导弹的控制系统性能的基础上,建立进攻导弹-目标-拦截导弹的三体运动模型。将突防制导指令的设计等效为最优控制的求解,其中突防指令为实现燃料最省目标的最优解,进攻导弹的过载、拦截导弹的脱靶量、进攻导弹的攻击角、打击精度和突防后的视线角,分别为控制约束、路径约束和末端约束。借鉴控制变量参数化(CVP)方法将最优控制问题转化为非线性数学规划问题,并将路径约束离散化后采用序列二次规划(SQP)算法得到突防时机给定条件下制导指令的数值解。提出基于CVP的混合遗传算法(CVP-GA),用于求解最优突防时机及制导指令。仿真结果显示,采用IAIP最优控制算法的进攻导弹在成功突防后的打击精度仍可满足任务要求,且其燃料消耗相对于传统串联式突防方法降低了23.7%,验证了该方法的有效性及优越性。     

变质心再入弹头螺旋机动突防弹道设计

为提高高超声速变质心再入弹头的突防能力,设计了一种基于主动螺旋机动的突防弹道。在建立变质心弹头动力学模型和弹目运动学模型的基础上,引入新的控制变量,通过控制质量块的偏移位置,将速度矢量和弹目连线的夹角控制在固定值并且使速度矢量绕弹目连线以一定转速旋转来实现螺旋机动。在实现螺旋机动的基础上,推导了弹体处于螺旋机动状态下的螺旋机动半径和稳态脱靶量均方根的解析解。六自由度弹道仿真表明,所设计的突防方案使再入弹头能够进行有效的螺旋机动,通过合理控制机动幅度大小,可以在实现螺旋机动突防的同时保证较高的命中精度。     

基于建模仿真的飞机桶滚机动规避空空导弹效果及原因分析

基于飞机桶滚机动规避空空导弹攻击的作战背景,建立了导弹与飞机的空间交会模型。以导弹脱靶量、过载以及舵偏角速率为依据,对桶滚机动不同机动时机、周期下的规避效果以及规避原因进行了仿真分析。研究结果表明,导弹脱靶量与机动时机的关联性较弱,可随着机动周期的增大而减小。当机动周期为 2~3 s时,导弹脱靶量较大,飞机规避效果较好。飞机桶滚机动规避导弹的原因不仅在于导弹交会过程中过载的增大,而且还在于导弹交会过程中舵偏角速率的增大。     

导弹飞向目标的一种仿真方法

本文在可控质点系弹道计算分析的基础上,应用最大似然法确定导弹总体、气动和控制装置的随机偏值的统计量,建立了一种仿真导弹射击目标飞行器的数学模拟打靶的随机方法。为了达到较好的仿真效果,除了在弹道计算中考虑目标机动飞行外,并在参数向量中引入了目标机动的随机偏差。利用本文提出的状态误差修正协方差矩阵,在推广卡尔曼滤波中估计导弹与目标之间的最佳极坐标,可以减小导弹的脱靶量.     

基于RHC-GCPSO的末端规避轨迹最优控制方法

针对传统典型末端规避战术实时性低、操作难度大和规避效果差等缺点,研究了一种实时指令控制的战斗机末端规避战术轨迹控制方法;分析了增大脱靶量的末端规避原理,在以导弹为原点的球坐标系下建立了导弹与战斗机的相对运动模型;结合战斗机动力学模型,建立了脱靶量末端规避数学模型;选取脱靶量为优化指标,建立了战术轨迹最优控制指令模型;提出了滚动关联粒子群算法并对该模型进行求解,得到了战斗机的最优战术机动控制指令;通过仿真,对比了滚动关联粒子群与粒子群、混沌粒子群三种算法对最优控制指令模型求解的结果,验证了该算法的优越性.     

基于机动动作库的实时轨迹生成与仿真研究

论述了基于机动动作库的实时轨迹生成方法,根据环境和任务要求进行在线决策,选取机动动作库中合适的机动动作,最终实时生成无人机所需要的机动轨迹。仿真结果表明,这种方法具有实时性强、生成轨迹易于跟踪控制等优点。     

Implementation of tactical maneuvers with maneuver libraries

This study creates and combines the general maneuver libraries for fixed-wing aircraft to implement tactical maneuvers. First, the generalized maneuver libraries are established by analyzing the characteristics of tactical maneuvers required in battlefields. The 7th order polynomial is applied to both the creation of the maneuver libraries and the generation of the trajectories or flight paths for modal inputs. To track the desired trajectory, we design the Attitude Command Attitude Hold (ACAH) system and the Rate Command Rate Hold (RCRH) system using Model Following Controller (MFC). Moreover, the Line-of-Sight (LOS) guidance law is designed. In particular, the CONDUIT® is employed to optimize the gains so that the control systems meet the aircraft Handling Qualities (HQ) criteria. Finally, flight simulations are performed for the longitudinal loop, immelmann-turn, and climb-slalom-descent maneuvers to verify that tactical aggressive maneuvers are realizable via the combination of maneuver libraries. This study can contribute to the development of flight techniques for aircraft tactical maneuvers and to the revision of air force operational manuals.     

遗传模拟退火算法在机动逃逸策略中的应用

针对垂直平面内的机动逃逸策略问题,提出将遗传算法与模拟退火算法相结合的方法———遗传模拟退火算法,能够实现逃逸者的机动逃逸策略,解决了在大状态空间中的全局最优搜索和评价问题,为处理复杂的决策过程提供了一套有效的途径。通过仿真结果表明,基于遗传模拟退火算法的机动策略能够有效地实现逃逸者的机动逃逸。     

Optimal Aircraft Go?Around and Flare Maneuvers

This paper analyzes in detail two of the critical aircraft maneuvers associated with approach and landing: the go-around maneuver and the flare maneuver. Optimal solutions that include state and control variable constraints are obtained for both problems. Two algorithms are given for computation of the minimum and maximum altitude loss associated with the pilot-controlled go-around maneuver. A matrix operator is obtained that can be used for in-flight computation of the altitude loss on a small general-purpose digital computer. The flare optimization presented is for a cost functional that includes both the longitudinal touchdown dispersion and the normal acceleration. A closed-loop mechanization is given that approximates the optimal trajectory. A second matrix operator which can be used for prediction of the longitudinal touchdown point is obtained. Uncertainties are also obtained for the purpose of establishing a prediction confidence level. It is proposed that these prediction techniques should be incorporated into a decision making performance monitor. This monitor could provide the pilot with a continuous assessment of the approach and could generate a preflare decision on whether or not to commit the aircraft to the flare maneuver.     

一种典型过失速机动的仿真

从飞机的六自由度运动方程出发,结合推力矢量控制系统,进行三种典型过失速机动的数值仿真,主要研究了第一种机动的操纵规律;失速迎角后大迎角不对称气动力和力矩及气动迟 完成过失速机动的影响;推力矢量在实现过失速机动中所起到的作用。此外,对不同初始飞行状态也给予了讨论。仿真结果表明：推力矢量是过失速机动的有效手段;在设计操纵规律时,应予以充分考虑到不对称气动力矩的影响,气动迟滞、进入速度对过失速机动的影响     

弯头机动弹头再入螺旋弹道分析

针对弯头双锥机动弹头，采用内伏流牛顿方法和Euler方程数值方法计算气动力，并与六自由度弹道方程组耦合计算，分析了再入过程中的螺旋弹道特性以及滚转角速度和弹头几何参数等对螺旋弹道的影响，最后分析了利用控制质心横向运动来控制弹头滚转的方法。     

基于空中发射点的在线诸元计算方法研究

现代战争的快节奏要求弹道导弹具有快速机动发射能力,采用伪卫星组合制导的弹道导弹随机快速发射需要诸元在线计算。提出了一种基于空中发射点的在线诸元计算方法,该方法具有计算量小、制导方法误差小的特点,可用于陆基机动弹道导弹或潜射弹道导弹的快速发射。     

基于蛇行变轨的反舰导弹末制导律研究

提出了一种超声速反舰导弹针对海面机动目标的主动蛇行变轨导引设计方案。首先建立了反舰导弹、拦截弹和舰艇在航向平面的运动几何关系模型,然后基于Terminal滑模控制的思想进行了制导律设计,采用约束视线角和视线角速度的方法使反舰导弹在打击舰艇的过程中实现蛇行变轨,以能够规避敌方拦截导弹。仿真结果表明,该制导律具有期望的性能要求。     

飞机推出和跑道掉头滑行行为计算方法

针对飞机推出和跑道掉头两种地面滑行特殊行为的位置和姿态计算问题进行了研究。从机场塔台管制运行模拟仿真的角度出发,提出了非完整运动学约束下飞机推出滑行和跑道掉头运动计算方法。依据飞机推出实际和非完整运动路径跟踪模型,设计出适合仿真推演计算的飞机推出运动求解方法。根据飞机跑道掉头的几何约束和转弯角运动约束,设计出开环控制下完整刻画飞机运动的求解方法。与动力学求解模型相比,该方法具有计算简便,适合于视景仿真驱动的优点,并通过数学仿真验证了方法的有效性。