半主动寻的地空导弹的随机最优控制

应用现代控制理论研究战术导弹控制规律的文献已有很多,它们大都是按确定性控制系统来讨论的。由于忽略了目标随机机动及其它随机干扰因素,所以对半主动寻的地空导弹的控制系统,通常的制导规律并不是十分令人满意的。本文的目的是为设计半主动寻的地空导弹数字控制系统而研究的随机最优制导规律。数字计算的结果表明,数字控制系统可以采用这种制导规律,在目标有随机机动等情况下,能使终端脱靶量达到最小。因为系统中配有相应的弹载计算机,使实现这种制导规律成为可能。     

一种适用于攻击地面固定目标的最优再入机动制导律

本文运用飞行力学原理和现代控制理论，对攻击地面固定目标的飞行器的再入机动制导方法进行了研究。在考虑飞行器命中目标时有落地速度和速度角要求的条件下，推导出了一种适用于攻击地面固定目标的最优再入机动导引律。并通过模拟计算分析论证了该制导规律的正确性。     

虚拟再入点摄动制导方案应用研究

弹道式飞行器飞行过程中许多不可预料的干扰对其制导系统的“鲁棒性”提出了很高的要求。本文在分析了传统的摄动制导方案(即δ制导方案)在实际飞行中的抗干扰能力差等缺点的基础上,根据弹道式飞行器在空间的运动特性提出了一种基于虚拟再入点状态参数控制泛函的新型摄动制导方案。通过系统的理论和方法对该新型摄动制导方案的合理性、有效性和优越性进行了科学、系统地研究分析,在建立的制导模型基础上进行了严格地科学仿真计算并对该制导方案的部分优越性进行了验证和揭示。     

天对地精确攻击武器末段制导律设计

天对地攻击武器的末端寻的导引控制规律是实现精确打击的关键技术.给出了一种基于变结构控制理论,同时考虑制导律和速度控制律的设计方法.采用在垂直方向增加攻角的方法,调整速度方向的转率,实现落点速度大小控制和螺旋机动弹道.理论分析和仿真研究表明,该制导规律控制精度高,达到了精确打击和机动突防的目的,具有一定的工程参考价值.     

运载火箭动力系统故障下制导控制技术研究进展

动力系统故障是导致运载火箭发射任务失败的最常见原因,从动力系统故障建模、自主制导和容错控制方面,系统地阐述了动力系统故障下运载火箭制导控制技术的研究进展,为发展新型制导控制算法提供了思路。建立了推力下降故障和执行机构故障的数学建模,并对比了国内外先进运载火箭的制导控制性能;总结了动力系统故障下自主制导所涉及的轨迹优化和制导算法;在被动、主动容错控制框架内,回顾了典型的故障诊断、控制重构、容错控制和震动抑制方法;同时,概述了人工智能技术在自主制导和容错控制方面的应用;结合“会学习”的运载火箭概念,讨论了人工智能技术在促进运载火箭自主化和智能化方面的发展趋势,对未来智慧火箭的制导控制技术进行了展望。     

轨控式复合控制导弹制导与控制一体化反步设计

针对轨控式复合控制导弹制导与控制一体化设计问题,结合动态面反步设计和非线性干扰观测器(NDO)技术,设计了一种基于非线性干扰观测器的制导控制一体化反步控制方法.首先建立了复合控制导弹纵向通道制导控制一体化模型,在此基础上分三步设计反步控制器,设计过程中采用了动态面方法,通过引入一阶低通滤波器,得到虚拟控制量的微分,避免了传统反步设计中的“计算膨胀”问题,同时采用NDO对模型不确定性进行估计并加以补偿,实现了对气动系数摄动和目标机动的鲁棒性.基于李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环系统所有误差信号最终一致有界.仿真结果表明本文设计的基于非线性干扰观测器的复合控制导弹制导控制一体化反步设计方案的正确性和有效性.     

基于自适应滑模的侧窗制导控制一体化设计研究

针对侧窗导弹末制导问题,提出了一种侧窗探测视场约束条件下的制导控制一体化设计方法。基于弹目相对运动模型分析了侧窗导弹运动规律,建立侧窗导引头探测视场角范围与导弹姿态角的约束关系,采用基于滑模控制理论的反步法设计导弹的制导控制一体化模型,给出了自适应滑模制导律:根据姿态角与侧窗视线角的约束关系,切换选择含约束和不含约束的自适应滑模控制。控制策略为:当弹目视线不满足侧窗探测范围约束时,在控制量中加入自适应俯仰角补偿项,使目标始终处于导弹侧窗视线范围内,解决了侧窗末制导过程中存在的目标跟踪视场角不对称约束问题;当弹目视线满足侧窗探测范围约束时,控制无需引入姿态角约束项,可直接应用自适应滑模控制律。仿真结果表明:在末制导过程中目标始终处在侧窗范围内,且对不同的初始条件有较好的鲁棒性。     

质量矩复合控制拦截器一体化制导控制方法

在建立质量矩复合控制拦截器制导控制一体化数学模型的基础上,利用微分几何策略对一体化制导控制系统进行了设计,给出了发动机期望控制力矩和滑块期望位置指令,并采用极点配置方法对反馈控制系数进行了设计。为保证系统具有能控性,对滑块质量和发动机稳态推力参数进行了设计。仿真结果表明,该方法能实现拦截器末段的制导控制,同时能降低对滑块执行机构的功率要求。     

延迟对拦截弹制导精度的影响

针对拦截弹在末制导段拦截战术弹道导弹(TBM)，本文分析了拦截弹制导控制系统中存在的导引头信息处理延迟、制导控制指令延迟和执行机构响应延迟对制导精度的影响。在拦截弹弹道修正和姿态控制规律的基础上，考虑拦截弹与TBM的初始位置偏差、导引头测量误差和弹道控制执行机构推力偏差，完成了不同制导控制延迟条件下拦截弹拦截TBM制导精度的六自由度Monte-Carlo仿真计算。根据对仿真结果的分析，最后给出了拦截弹拦截TBM目标的制导精度与制导控制延迟之间的约束关系。     

宇航器入轨的自适应制导

文中按硬制导和软制导两种形式讨论了宇航器的入轨控制。所谓硬制导,对宇航器与目标的相遇速度没有要求,而软制导则要求相遇的相对速度为零。制导的自适应性表现为制导方程的制导系数可以在弹上自动确定。为了这些系数计算的精确与方便起见,文中还提出了算法时刻的概念,可以选择它与关机时刻相重合,也可以不重合。这为考虑制导方程中测量数据的误差曲线特性提供了依据与实际处理方法。宇航器的准确入轨,要求在轨道测量数据与控制参数之间建立准确的数量转移关系。这关系,随着宇航要求的提高,日益多样化了。本文将按两种制导形式,即硬制导与软制导进行讨论。后者入轨时要求宇航器的有效负载与目标相遇的相对速度为零,前者则不必。同时本文还将研究如何在弹上对上述数量转移关系中的制导系数实现自动选择。这将增加宇航器本身选择目标的机动性以及某些控制过程的自动化程度。例如,以卫星轨道形式运行于空间的宇航器,自动地准确地选择地面落点,等等。通常,为了制导的简易可行以及最佳化的目的,控制作用分成为程序控制部分与提高精度的控制部分(上称这部分为控制规律),这种分类在系统综合设计中体现为同样的两个步骤。我们也采用这一思想,所不同的是把精度控制中的一部分内容拿出来,移置到程序控制中去。粗略地说,程序控制是不考虑干扰因素时的控制规律,而提高精度控制则要考虑。刚说的“移置”,就是指把制导方程的具体形式的确立,放到弹上去完成,而不是在地面先定好。这样,在新的意义上,包含这部分内容的程序控制也就不能说没有考虑干扰因素了。     

固体导弹助推段自抗扰制导控制一体化设计方法

针对存在建模误差及外部干扰情况下的固体导弹助推段制导控制一体化(IGC)设计问题,给出一类自抗扰制导控制一体化设计方法。首先考虑质心运动与绕质心运动间的耦合,结合轨迹线性化方法建立了面向控制的固体导弹助推段制导控制一体化设计模型。采用扩张状态观测器(ESO)实时估计系统建模误差与外部干扰,进而基于反步法结合反馈线性化方法,提出一类考虑质心运动与绕质心运动间的耦合作用的自抗扰制导控制一体化设计方法,并通过Lyapunov稳定性理论证明了该制导控制一体化设计方法可保证闭环系统的稳定性,解决了传统制导控制系统分离设计方法无法保证闭环系统稳定性的问题。最后,数值仿真校验了本文所提的助推段自抗扰制导控制一体化(ADRIGC)设计方法的控制性能及抗干扰性能。     

基于二阶滑模控制的驾束制导导弹一体化制导系统设计

针对驾束制导导弹,运用超扭曲二阶滑模控制理论,提出了一种一体化制导控制算法。通过充分考虑目标不确定因素以及控制回路未建模状态,建立了一体化制导控制回路的四阶状态方程。运用该状态方程的转移矩阵,重新定义了零能脱靶量(ZEM),使其不再需要估计剩余时间,并将此作为滑模切换面,设计了一体化超扭曲二阶滑模制导律。通过对目标的拦截仿真,结果表明制导线偏差可在有限时间内收敛到零,从而验证了选择新定义的ZEM作为制导律的滑模切换面是有效的。数字仿真结果也表明了该一体化设计方法明显优于不考虑控制回路的传统制导律设计方法。     

载人飞船的一种混合再入制导方法

提出了载人飞船的一种混合再入制导方法，即在制动段结束后的过渡段，利用落点预报及其制导规律在轨生成一条基准再入弹道，在再入段利用基准弹道制导规律实现再入升力控制的一种方法。该方法融合了落点预报制导方法和基准弹道制导方法的长处。相对基准弹道制导方法，该方法可对付较大的初始误差，达到较高的精度；相对落点预报制导方法，在再入段减少了计算量。数学仿真结果验证本方法是有效的。     

目标机动加速度的估计与导引律实现

研究了寻的末制导过程的制导信息获取问题,并在此基础上对导引规律的实现进行了 研究。针对末制导过程的非线性数学模型的特点,设计了高增益观测器,采用高增益反馈保 证观测误差的快速收敛,利用导弹导引头提供的信息,对导引规律中需要的视线转率和目标 机动加速度信息进行了估计,分析了观测器误差的收敛性。采用观测器方法进行制导信息的 估计,将目标机动看作外部扰动输入,因而不需要建立目标的机动模型或对目标机动的统计 特性进行假设。利用观测器获得的制导信息,对导引规律进行了实现,并证明了闭环制导回 路的稳定性。最后进行了数值仿真,并对仿真结果进行了分析,验证了文中得出的结论。     

载人飞船再入轨道计算及升力控制规律的研究

介绍了载人飞船返回轨道的计算方法,讨论了当前流行的两种飞船再入制导的方法(标准轨道法和预测落点法),并且提出了一种新的预测落点法的纵向制导控制规律。通过仿真计算得到飞船再入的标准轨道,利用两种控制规律进行仿真计算,并对两种制导方法的结果作了比较。     

鲁棒控制方法在导弹控制系统中的应用研究进展与展望

对鲁棒控制方法在导弹上的应用作了全面的综述。首先指出了传统导弹控制系统设计中存在的2个问题,指出可以用鲁棒控制理论和非线性方法进行设计。然后以鲁棒控制理论的主要分支-H∞控制理论的历史,说明了鲁棒控制理论的发展。接着从导弹制导规律设计和姿态控制器设计2个方面展开了鲁棒控制理论在导弹控制中的应用,最后给出了导弹鲁棒控制未来的发展方向。     

侵彻制导武器终端多约束最优制导律

针对侵彻型制导武器终端多约束制导问题,建立包含一阶弹体动力学的多约束制导模型,采用最优控制方法推导终端多约束制导问题的通解。根据终端约束与罚函数的关系,求解了实际工程中关心的3种最优制导律,并结合当前主流制导控制体制,在小角假设下,将其表述为便于工程实现的形式,即包含弹体动力学的最优比例导引制导律、弹道成型最优制导律和终端多约束最优制导律。理论分析和典型末制导条件仿真表明,后2种制导律可为侵彻制导武器终端位置与角度双约束以及位置、角度与加速度多约束制导问题提供理论基础和工程应用参考。     

指令制导舰空导弹抗干扰技术研究

简要介绍了无线电指令制导的概念和特点。在分析指令制导舰空导弹可能面临的干扰样式的基础上,主要针对指令制导的传输线,给出了目前常用的抗干扰方法以及抗干扰技术的发展趋势。对指令制导设备的未来发展提出了几点建议。     

基于自抗扰控制的导弹三维制导规律

针对导弹制导系统中存在模型不确定性和外部扰动的特点,提出了利用自抗扰控制器设计导弹三维制导规律的新方法.在建立导弹三维制导模型的基础上,把系统非线性部分、回路间耦合项以及目标机动加速度视为对制导系统的未知总扰动,从而将模型变换为适于自抗扰控制的仿射系统.通过为俯仰和偏航回路分别引入自抗扰控制器,实现了双回路的动态解耦,...     

载人飞船再入轨道计算及升力控制规律的研究

介绍限载人飞船返回轨道的计算方法，讨论了当前流行的两种飞船再入制导的方法（标准轨道法和预测落点法），并且提出了一种新的预测落点法的纵向制导控制规律。通过仿真计算理到飞入的标准轨道，利用两种控制规律进行仿真计算，并对两种制导方法的结果作了比较。