空空导弹大角度姿态反作用喷气控制

为研究具有大离轴角及越肩发射能力的先进空空导弹初始段敏捷转弯方法,研究了装有反作用喷气控制系统的空空导弹的大角度姿态过失速机动控制律。反作用喷气控制系统用来提供大角度敏捷转弯时大攻角飞行的控制力矩。利用时间尺度分离的方法将导弹的姿态动力学和运动学系统分别看作快子系统和慢子系统。用李亚普诺夫方法设计了慢子系统控制律,利用滑动模态方法设计了快子系统控制律,在该控制律作用下,导弹闭环系统不仅是稳定的而且其动态品质也可以得到保证。分析了控制系统的鲁棒性,结果表明所提控制方法能够有效消除空空导弹大角度姿态机动时转动惯量变化以及各种力矩干扰的影响。最后给出了一个实例来说明姿态控制在空空导弹敏捷转弯中的应用。     

基于非线性规划的空空导弹水平转弯轨迹优化

基于空空导弹的质点动力学方程建立了轨迹优化模型,并根据非线性规划优化算法的特点,对优化模型中的积分变量进行替换。采用一种改进的多重打靶法将轨迹优化问题转化为约束非线性规划问题,在此基础上采用广义乘子法和变尺度法求解满足各种约束条件的最优转弯轨迹。仿真结果表明,该轨迹优化方法实现了导弹在约束条件下的最短时间转弯,且所得结果符合运动学规律,对于离轴发射以及越肩发射的转弯问题具有一定意义。     

敏捷转弯伞弹系统动力学建模与分岔特性分析

传统弹箭类飞行器由于机动能力限制,难以实现快速、小半径、大角度的敏捷转弯。通过导弹上加装可控翼伞作为控制面,提出一种翼伞-导弹系统,实现导弹敏捷转弯。首先针对由导弹、翼伞、伞绳、连接点组成的伞弹系统进行动力学建模,给出9自由度伞弹系统动力学模型。通过纵向平面内的弹道仿真,对比分析了在翼伞襟翼偏转角0°、25°和50°情况下伞弹系统的运动情况,结果表明翼伞-导弹系统可以实现敏捷转弯。通过对伞弹系统动力学模型进行分岔分析,研究了不同襟翼偏转角情况下,以翼伞安装角为连续变化参数时系统的分岔曲线,得到导弹实现敏捷转弯的最小转弯半径及最大转弯末速所对应的目标平衡点,分析了目标平衡点附近的吸引域变化情况。弹道仿真结果表明通过合理选取翼伞襟翼偏转角及安装角,可以使质量为73 kg的导弹实现最小转弯半径14.50 m,最小速度损失20.4 m/s。伞弹系统对于提高传统战术导弹的敏捷转弯性能具有重要参考意义。     

空空导弹越肩发射全向攻击区计算

越肩发射是空空导弹攻击后半球目标,实现全向攻击的新型攻击方式。采用程序转弯和空间比例导引复合制导以实现导弹越肩发射,并设计了相应的简单自动驾驶仪,分析了攻击区影响因素以及攻击区搜索算法,最后计算出了空空导弹的全向攻击区,验证了制导方法的正确性。     

基于RBF神经网络的大迎角机动空空导弹控制系统设计

以某型空空导弹为对象．基于双时标的假设．将导弹动力学模态分离为快变状态动力学模态和慢变状态动力学模态，并对其分别进行了动态逆设计。考虑到空空导弹在高速、大迎角飞行时．空气动力系数具有强非线性．直接采用了真实的多维非线性气动力模型(未进行小迎角线性化处理)．用RBF神经网络逼近了气动力矩系数，在非仿射条件下用反解设计方法求得舵偏角控制命令。最后．给出了控制系统六自由度数学仿真结果。     

微型导弹蒙特卡洛打靶仿真研究

导弹在实际作战飞行中,由于环境因素和系统误差的影响,其姿态和弹道的参数与理想弹道的参数存在偏差.对一种微型导弹在飞行中受到的多种随机干扰因素进行分析,给出了各种干扰因素的处理方法,建立了导弹六自由度弹道蒙特卡洛打靶仿真模型.通过蒙特卡洛计算机打靶仿真,对导弹的命中精度进行研究,验证了仿真模型的准确性和仿真方法的有效性.     

一种飞行器投放分离气动力辨识修正方法

空中投放发射的大翼面飞行器的分离轨迹与姿态受载机干扰流场影响更加明显,对分离时干扰气动数据库的准确性提出了更高要求。针对投放分离干扰气动力特点,提出了一种简化的差量气动力模型,并给出了一套飞行数据处理与参数预估计的方法。分离段飞行数据的辨识结果与六自由度飞行动力学仿真结果说明了提出的差量气动模型与相关数据处理方法的有效性。用辨识结果对气动数据库进行修正提高了数据库的准确度,可提高分离安全飞行仿真分析的精度。     

基于自编码网络的导弹攻击区实时计算方法

针对传统中远距空空导弹三线攻击区无法为飞行员提供丰富的战术决策信息，火控系统计算攻击区实时性差、精度低的问题，提出以攻击机为中心，考虑目标逃逸机动的新型导弹杀伤包线概念。分析经典战例中目标机规避导弹的常见机动方式，将攻击区抽象为导弹的七种杀伤包线，给出准确的计算方法并进行离线仿真。确定8种影响杀伤包线的运动参数，构建样本库。引入深度学习方法，建立降噪自编码网络（AE）模型，采用无监督学习提取样本初级特征，获取表征样本库非线性规律的高维特征量；建立深度网络模型，采用监督学习提取高维特征量中的高级特征并进行拟合。实验表明深度网络的拟合值与六自由度仿真结果以及导弹真实数据相比，误差可控制在15 m之内；网络在线解算只需0.04 s，能够满足实时性需求；新型杀伤包线为飞行员及时掌握敌我态势提供了有效的辅助信息，为机动决策提供理论依据。     

基于波束引导的空空导弹越肩发射制导律研究

越肩发射是一种新型的攻击方式,要使导弹能够快速攻击尾后目标,且为了避免程序控制导弹转弯这种方式不够灵活,载机无法根据目标机动快速调整导弹转向的缺点,提出了一种由本机发射电磁波束引导导弹转弯并对目标实施攻击的方法.首先分析了波束引导过程,在载机发射的波束指引下,计算出导弹的飞行弹道,并分析引导过程中导弹过载的变化,采用搜索算法模拟出了导弹的全向截获区；然后设计出导弹攻击方案,并计算出此方案下机上波束发射装置的转动规律.最后通过仿真分析,证明了该方法的实用性和有效性.     

越肩发射反导拦截弹复合制导律研究

研究了优化反导拦截弹的越肩发射制导律,实现了对尾追目标的拦截,采用伪谱法和滑膜变结构理论设计了全弹道复合制导规律。利用Radau伪谱法求解以转弯时间最优为指标泛函的最佳转弯规律,通过曲线拟合给出了初制导转弯段的过载指令。选择零控脱靶量作为滑动模态对末制导律进行设计;利用这两种制导律的加速度指令构造了交接班导引律实现弹道的平滑。最后,对载机越肩发射反导拦截弹拦截来袭导弹的反导场景进行了数字仿真,结果表明所设计的复合制导律能够完成反导拦截任务。     

空对空导弹攻击在综合火力／飞行控制中的设计、仿真

研究空－空导弹攻击在综合火力／飞行控制（ＩＦＦＣ）系统中的设计与仿真问题,给出了ＩＦＦＣ系统的结构、组成及仿真信息流图。探讨了中程导弹拦射攻击的火力控制算法,并且详细地讨论了火力／飞行耦合器的设计方法及组成。最后,采用五自由度非线性飞机方程及三轴ＡＣＴ控制增稳系统,进行了整个火力／飞行系统的数字仿真。在仿真的基础上,设计了一些典型作战条件下的火力／飞行耦合控制器的参数。仿真结果表明：综合火力／飞行控制系统可以实现导弹攻击的自动化,同时也说明本文设计的火力／飞行耦合器具有很强的鲁棒性能     

基于临近空间防空导弹的气动力控制系统仿真

对基于临近空间防空导弹的气动力控制系统进行了研究和设计。给出了导弹的气动力控制系统数学模型的推导、建立过程,并利用状态反馈配置极点的方法,对导弹的控制系统进行了设计。在MATLAB/Simulink平台上,对具体实例进行了仿真计算,给出了导弹与目标的飞行仿真轨迹,以及导弹俯仰和偏航两个通道的过载变化图。通过对仿真结果的分析,指出了所设计的气动力控制系统在飞行于临近空间、气动舵输出过载大小有限的情况下,也能够使得导弹准确拦截目标。     

基于H∞最优化与层次结构动态逆的非线性飞行控制器设计

针对扰动环境下的导弹飞行控制问题提出一种基于H∞最优化与层次结构动态逆(HSDI)的鲁棒非线性控制方法.设计层次结构动态逆控制器时将层次结构优化为3层,并按照时标分离的思想调整了各层次的状态变量,使得控制器更为简洁.在此基础上,将层次结构动态逆控制器与导弹6自由度(DOF)非线性模型联合作为H..控制的广义被控对象,通...     

A CFD-based numerical virtual flight simulator and its application in control law design of a maneuverable missile model

A CFD-based Numerical Virtual Flight (NVF) simulator is presented, which integrates an unsteady flow solver on moving hybrid grids, a Rigid-Body Dynamics (RBD) solver and a module of the Flight Control System (FCS). A technique of dynamic hybrid grids is developed to control the active control surfaces with body morphing, with a technique of parallel unstructured dynamic overlapping grids generating proper moving grids over the deflecting control surfaces (e.g. the afterbody rudders of a missile). For the flow/kinematic coupled problems, the 6 Degree-Of-Freedom (DOF) equations are solved by an explicit or implicit method coupled with the URANS CFD solver. The module of the control law is explicitly coupled into the NVF simulator and then improved by the simulation of the pitching maneuver process of a maneuverable missile model. A nonlinear dynamic inversion method is then implemented to design the control law for the pitching process of the maneuverable missile model. Simulations and analysis of the pitching maneuver process are carried out by the NVF simulator to improve the flight control law. Higher control response performance is obtained by adjusting the gain factors and adding an integrator into the control loop.     

Adaptive block dynamic surface control for integrated missile guidance and autopilot

A novel integrated guidance and autopilot design method is proposed for homing missiles based on the adaptive block dynamic surface control approach. The fully integrated guidance and autopilot model is established by combining the nonlinear missile dynamics with the nonlinear dynamics describing the pursuit situation of a missile and a target in the three-dimensional space. The integrated guidance and autopilot design problem is further converted to a state regulation problem of a time-varying nonlinear system with matched and unmatched uncertainties. A new and simple adaptive block dynamic surface control algorithm is proposed to address such a state regulation problem. The stability of the closed-loop system is proven based on the Lyapunov theory. The six degrees of freedom (6DOF) nonlinear numerical simulation results show that the proposed integrated guidance and autopilot algorithm can ensure the accuracy of target interception and the robust stability of the closed-loop system with respect to the uncertainties in the missile dynamics.     

空－空导弹投放系统误差与误差敏感度分析

空对空导弹发射控制参数的计算及其误差分析,是保证攻击有效性的重要环节。介绍了前置追踪攻击原理,给出了空空导弹发射控制参数的计算模型,建立了系统误差分析的仿真结构,提出用小扰动法来研究发射控制参数与扰动误差源的敏感关系,并进行了敏感度计算     

反舰导弹末端突防对策与仿真

以反舰导弹为背景，设计了一种末端控制方案，给出了反舰导弹，舰艇和拦截器的简化模型，建立了导弹，舰艇和拦截器的快速仿真算法，开发了一套基于网络的导弹-舰艇-拦截器以及突防效果分析的仿真演示系统。     

红外导引系统快速原型仿真中的场景生成技术

介绍了基于Vega视景引擎红外场景生成方法,并应用于基于RT—LAB快速原型平台空空导弹红外导引系统快速原型仿真。设计了空空导弹红外导引系统快速原型仿真框架,根据框架建立了弹目6自由度运动学／动力学、红外导引系统Simulink仿真模型及目标等三维几何模型,采用Vega传感器模块和粒子系统模块实现目标各部件温度和干扰弹的自定义设置,同时针对快速原型实时仿真的要求设计了高精度的帧频控制方法。将红外场景生成软件与某空空导弹快速原型仿真系统进行联合仿真进行验证,对空空导弹导引系统的研制与开发起到了重要作用。     

机动目标三维空间导引运动建模及导引律研究

给出了导弹—目标追逃运动的空间矢量方程，在此基础上推导了三维导引运动模型。对机动目标应用李雅普诺夫稳定性分析方法提出了一种自适应变结构制导算法。六自由度数学仿真结果表明了模型的正确性和制导算法的有效性。