三维制导的几何方法与鲁棒控制方法

 在考虑导弹速度和目标速度均为时变的情况下,将微分几何方法与李雅普诺夫稳定理论结合起来,提出了一种导弹三维导引规律设计新方法。对机动目标,PPNG方法的主要问题是在导引末段,它要求导弹在俯仰和偏航通道上具有较大的加速度,为了解决这一问题,本文应用基于李雅普诺夫稳定理论的鲁棒控制方法,提出了一种三维鲁棒制导算法。这种方法在导引末段不需要过大的加速度命令,不需要知道目标精确的加速度和速度方位信息。     

自寻的导弹攻击机动目标的最优制导规律的研究及实现

提出一种适用于红外和雷达自寻的制导导弹的适应性强、制导精度高、易实现的最优制导规律。为解决工程实现的关键问题,提出了目标机动加速度模型。根据该模型并利用导弹导引头的AGC信号或雷达测距信号,给出了目标机动加速度、导弹与目标相对距离和距离变化率的估计算法。     

Robust guidance for electro-optical missiles

A robust guidance law is presented which renders zero miss distance (ZMD) against deterministically or randomly maneuvering targets for all missile parametric uncertainties. Since the resulting guidance controller is a phase-lead network, it is mainly suitable for systems characterized by moderate glint levels such as electro-optical missiles. The structured uncertainties in missile dynamics are modeled by interval transfer functions. It is first shown that for the nominal case, when the total missile transfer function is positive real, ZMD can be obtained. When uncertainties are considered, the problem becomes design of a guidance controller which renders a family of transfer functions positive real. A new algorithm for the design of such controllers is proposed. An example illustrating a typical design procedure for a nonlinear real-life missile model is given, showing the simplicity and effectiveness of the proposed robust guidance. The main conclusion of this work is that the newly developed guidance law performs well against highly maneuvering targets and may be a suitable alternative to optimal guidance laws in low-glint systems.     

考虑驾驶仪动态特性的固定时间收敛制导律

针对打击机动目标的制导问题,设计了一种同时考虑攻击角度约束、自动驾驶仪动态特性和固定时间收敛的新型制导律。首先,基于非奇异终端滑模控制和固定时间稳定性理论,采用反步递推方法设计制导律。在制导律设计过程中,设计了一种固定时间收敛的非奇异终端滑模面,基于固定时间控制和滑模控制,设计虚拟控制律,构造一种非线性一阶滤波器解决传统反步设计中的"微分膨胀"问题。基于超螺旋算法和固定时间稳定性理论,设计了一种固定时间收敛的滑模干扰观测器,用于估计目标机动等干扰。然后,基于Lyapunov稳定性理论,对制导律的固定时间稳定性进行了证明,并给出了收敛时间的表达式。最后,通过仿真分析,验证了所提制导律的有效性,和现有制导律相比,所提制导律具有较高的制导精度和角度约束精度、较快的系统收敛速度以及较少的能量消耗。     

Optimal guidance for acceleration constrained missile andmaneuvering target

Explicit formulas of optimal guidance laws for an acceleration-constrained, arbitrary-order missile and maneuvering target are derived. These formulas are given in terms of the transfer function and acceleration constraint of the missile and the transfer function/shaping filter of the target. Optimal full-state feedback guidance law is synthesized against a target performing a barrel roll maneuver, and compared with the performance of proportional navigation (PN) for minimum and nonminimum phase missile. Simulation of a third-order missile shows the relative gain from using the full-order guidance law     

Generalized guidance law for homing missiles

The concept of a generalized guidance law is presented, and the closed-form solution for a homing missile pursuing a maneuvering target according to generalized guidance laws is given. It is shown that the guidance laws appearing in the literature are merely special cases of the one proposed by the authors. The derived generalized forms of capture area, missile acceleration, and homing time duration that are derived provide insight into the performance of the guidance laws being considered and lead to the discovery of new ones. The problem of finding a nonlinear optimal guidance law for a homing missile with controlled acceleration, applied so as to capture a maneuvering target with a predetermined trajectory while minimizing a weighted linear combination of time of capture and energy expenditures, is solved in closed form. The derived optimal control law is equal to the LOS (line of sight) rate multiplied by a trigonometric function of the aspect angle. Numerical simulation shows that the resulting guidance law appears to yield a significant advantage over true proportional navigation     

过载约束下的大机动目标协同拦截

研究了非线性拦截几何下具有过载约束的多枚弱机动能力的导弹拦截强机动能力的目标的协同拦截问题。首先，在建立导弹的可达域、导弹的可行域以及目标的逃逸域这3个概念的基础上提出了非线性拦截几何下的基于逃逸域覆盖的协同拦截策略，并提出了基于标准弹道的设计方法。然后，给出了协同拦截制导律的形式，研究了导弹的末制导初始阵位、制导律参数以及导弹对目标机动的覆盖区域这三者间的关系，并设计了数值求解算法来实现对多弹的覆盖区域的分配、协同制导律的设计以及多弹初始拦截阵位的配置。最后，对理论结果进行仿真。结果显示，多枚机动性较小的导弹，通过初始拦截阵位的合理配置和协同拦截制导律的合理设计，可以实现对机动性能较强的目标的协同拦截。     

自适应严格收敛非奇异终端滑模制导律

针对机动目标的末制导拦截问题，设计了一种带终端角度约束的有限时间收敛终端滑模制导律。首先，分析了现有非奇异终端滑模制导律存在的滑模面不能严格有限时间收敛的问题，进而构造了一种新型的非奇异终端滑模面。其次，设计了一种对目标机动上界的自适应估计，提出了一种自适应严格收敛非奇异终端滑模制导律的设计方法。最后，基于Lyapunov稳定性理论，证明了设计的制导律能够使得制导系统在有限时间内收敛到零，并且保证了滑模面在收敛过程中不存在非收敛因子，是严格有限时间收敛的。仿真实验验证了该制导律能够有效地拦截机动目标，同时和与现有的非奇异终端滑模制导律以及基于转换滑模面的非奇异制导律相比，拦截时间更短，终端攻击角度精度更高，导弹机动消耗的能量更少。     

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。     

针对变速机动目标的变速导弹三维导引律

应用李雅普诺夫稳定理论，提出一种三维制导算法，在算法设计中，既考虑了目标机动，包括目标速度的变化，又考虑了导弹速度的变化，为实现所提出的算法，进一步将与目标运动的加速度和速度方位信息的有关的项归为两项，给出了其估计方法，仿真结果验证了该方法的有效性。     

Optimal predictive sliding-mode guidance law for intercepting near-space hypersonic maneuvering target

The design of optimal guidance law for intercepting a near-space hypersonic maneuvering target with bounded inputs is considered. Firstly, a maneuvering model for near-space hypersonic aircraft is given. Then, the aircraft acceleration prediction can be obtained using this model with two neural networks. By using the target acceleration prediction, which is taken into account when calculating the Zero Effort Miss(ZEM), an optimal sliding-mode guidance law is proposed to fulfill the guidance task...     

带有不确定因素的最优拦截制导律

本文从微分对策观点出发,利用极小极大原理讨论了带有不确定因素的最优拦截制导律。在选择特定的过渡时间时,最优拦截制导律具有综合形式。仍由二部分组成:一部分是变系数比例导航,另一部分是与导弹加速度有关的修正项。     

一种攻击大机动目标的变参数组合导引律

针对目标作大机动时的导引问题,提出了一种既简单又有效的比例加变结构组合导引律,给出了其设计机理,并在理论上对变参数进行了优化设计。通过仿真结果比较,验证了此组合导引律可以在固定时间内明显地减少追踪者的脱靶量。     

Performance analysis of PNG laws for randomly maneuvering targets

The performance of the conventional proportional navigation guidance (PNG) law for a randomly maneuvering target is considered. By means of the Lyapunov method, it is proved that an ideal missile guided by the conventional PNG law can always intercept a target which maneuvers with time-varying normal acceleration provided that the navigation constant is sufficiently large. The authors also propose a modified PNG (MPNG) law which seems to improve the performance of the conventional PNG law at the final phase of pursuit. Simulation results demonstrate that the MPNG law demands less missile acceleration at the final phase of pursuit than the conventional PNG law     

反舰导弹航向平面控制导引一体化设计

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案。建立了航向平面的一体化控制导引模型．然后基于反演和变结构控制的思想进行了控制导引律的设计，为了验证该一体化设计的有效性和正确性．基于某型导弹进行了仿真计算。仿真结果表明．针对高机动的水面目标时的命中精度很高。     

空-空导弹全向攻击最优制导规律研究

 将发射瞬时所确定的平行接近弹道作为基准弹道,由于各种干拢所引起的相对于基准弹道的偏离作为偏差来处理;用最优控制理论导出空-空导弹进行全向攻击的最优制导律,此制导律包含目标加速度反馈。当目标作非机动飞行时,最优制导律是一种变比例系数的比例制导。数字仿真结果表明:在相同条件下,最优制导弹道需用过载、终端脱靶量均小于比例制导,特别是从目标前方攻击时,其制导精度大大优于比例制导。     

基于NBF网络的导弹航向平面滑模控制导引一体化

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案。建立了航向平面的一体化控制导引模型,然后基于NBF网络切换增益调节和滑模控制的思想进行了控制导引律的设计,为了验证该一体化设计的有效性和正确性,进行了仿真计算。仿真结果表明,针对高机动的水面目标命中精度很高。     

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。     

基于Backstepping和扰动观测器的导引律

考虑目标机动和自动驾驶仪动态特性等情况,基于扰动观测器(DOB)技术及Backstepping的设计思想,提出了一种新型的三维导引律。运用Backstepping的设计思想,将包含驾驶仪动态特性的制导环路分为外环和内环两个环路。将目标机动及俯仰和偏航平面间的交叉耦合项当成外环扰动,将驾驶仪参数不确定当成内环扰动,分别设计内外扰动观测器将它们估计出来,利用估计值做前馈补偿得到的外环控制器可抑制目标机动对制导精度的影响及实现两个平面的解耦控制,内环控制器补偿驾驶仪动态特性对制导精度的影响。导引律的设计在于使得导弹的实际加速度跟踪上外环的虚拟控制。仿真结果表明:在目标做大机动、考虑驾驶仪动态特性的情况下,这种导引律仍然具有良好的制导精度。     

基于变结构控制理论的航向平面导引规律设计

基于变结构控制理论．针对小型水面机动目标，设计了一种新的导弹航向平面导引律．并对导引律中所需要的目标运动信息给出了估算方法。由于导弹的动态特性对脱靶量有较大影响，为此．本文还研究了导弹动态特性补偿的方法。仿真结果表明．在导弹的动态响应特性较好的情况下，该导引律能提供很高的命中精度；在导弹的动态响应特性很差的情况下，对动态特性补偿后，仍可得到很高的命中精度。