面向多弹协同的末段弹道制导技术研究

作     者：杜宇 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹红松;刘峰

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：制导律 落角约束 攻击时间约束 遗传算法优化 多弹协同 

摘      要：随着反导反箭体系的日益完善,传统单一制导弹箭作战模式已无法满足作战任务需求,为突破敌方防御系统对目标造成有效毁伤,各国纷纷对多弹协同作战展开研究。本文以多弹协同为背景需求,首先建立制导弹箭飞行动力学模型,对弹箭的末段弹道制导技术展开研究,实现了落角、时间以及落角时间多约束的制导。在此基础上研究了多弹多约束的时空协同制导方法,针对同一攻击位置以及不同位置实现了协同攻击。具体研究内容如下: （1）首先定义了描述制导弹箭运动的坐标系及相互转换关系,建立弹箭六自由度飞行动力学和运动学模型,并对弹箭飞行的全段弹道特性进行分析,依据实际弹道确定末段控制的起始高度、速度以及弹道倾角。 （2）在对比分析计及重力补偿的比例导引法与常规比例导引法基础上,设计了角度误差反馈项,得到了计及重力补偿的落角约束比例导引律,实现了大落角攻击。同时将时间误差作为反馈项,分别构建了横向偏置项攻击时间约束制导律（HOITCG）、纵向时间约束制导律（LOITCG）、纵横向双通道时间约束制导律（DOITCG）,DOITCG在时间误差允许范围内,需用过载相对较小且末速度较大。 （3）以需用过载最小为目标函数,建立了DOITCG制导律的优化模型,基于遗传算法对导引系数、及时间误差比例系数6)1、6)2进行了优化,时间约束为85s时最大法向需用过载由1.8减少到1.427,减小20.7%。在此基础上,针对有限可用过载,研究了DOITCG制导律可约束的时间范围。 （4）以最小控制能量为目标函数、导引系数和时间误差比例系数为设计变量,构建了落角与时间约束制导律优化模型,采用遗传算法进行了优化,基于此建立了多弹协同制导方法。针对同一攻击位置以及不同攻击位置实现了大落角约束下的时间协同,时间误差均小于0.2s。最后基于数字地球实现了多弹协同攻击的视景仿真。 本文研究成果能为面向多弹协同的末段弹道制导提供技术参考。