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固体弹道导弹大气层外弹道飞行时间控制方法

宇航学报 2023年第7期44卷 1042-1052页

作者：桂航孙瑞胜刘宣廷南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

针对固体弹道导弹发动机推力大小无法调节与被动关机的特点,为满足大气层外导弹时间协同需求,开展耗尽关机的弹道飞行时间控制算法研究,设计了一种可以满足固体弹道导弹中段时间协同的飞行时间控制方法。通过设计导弹增速方向交替变换... 详细信息

针对固体弹道导弹发动机推力大小无法调节与被动关机的特点,为满足大气层外导弹时间协同需求,开展耗尽关机的弹道飞行时间控制算法研究,设计了一种可以满足固体弹道导弹中段时间协同的飞行时间控制方法。通过设计导弹增速方向交替变换规律实现固体发动机能量管理,推导了能量管理对终端状态造成耦合影响的相关速度与位置解析式,并采用修正补偿的思路设计了相应的制导律,对能量管理造成的耦合影响进行了修正补偿,使导弹发动机关机时刻速度矢量与位置矢量达到满足飞行时间约束与位置约束的零控状态。仿真结果表明,该算法可以有效地降低能量管理造成的耦合影响且保持较高的时间控制精度,并满足多枚固体弹道导弹在大气层外的时间协同需求。

关键词：多弹协同突防时间协同耗尽关机能量管理弹道导弹

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EKF与UKF的性能比较及应用

南京理工大学学报 2015年第5期39卷 614-618页

作者：张文孙瑞胜南京理工大学泰州科技学院江苏泰州225300 南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

该文分析了扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)的基本原理和特点,并以跟踪系统和捷联惯导系统(SINS)的动基座对准为对象,分别采用这两种算法对其进行了仿真。仿真结果表明,UKF的滤波精度高于EKF,说明对于强非线性系统,UKF比EKF... 详细信息

该文分析了扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)的基本原理和特点,并以跟踪系统和捷联惯导系统(SINS)的动基座对准为对象,分别采用这两种算法对其进行了仿真。仿真结果表明,UKF的滤波精度高于EKF,说明对于强非线性系统,UKF比EKF具有更强的优越性,可以广泛应用在目标跟踪系统和航天航空领域。

关键词：非线性滤波扩展卡尔曼滤波无迹卡尔曼滤波

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多脉冲导弹可达域优化方法设计与分析

国防科技大学学报 2016年第1期38卷 143-149页

作者：明超孙瑞胜梁卓白宏阳南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 中国运载火箭技术研究院北京100076

为了更合理地制定导弹的战术指标和作战任务规划,对多脉冲导弹可达域进行研究。通过引入加权的纵程和横程的组合性能指标函数,将可达域的优化问题转化为最优控制问题,建立以飞行攻角和侧滑角为双优化设计变量的多阶段多约束优化模型,采... 详细信息

为了更合理地制定导弹的战术指标和作战任务规划,对多脉冲导弹可达域进行研究。通过引入加权的纵程和横程的组合性能指标函数,将可达域的优化问题转化为最优控制问题,建立以飞行攻角和侧滑角为双优化设计变量的多阶段多约束优化模型,采用hp自适应伪谱法对其进行求解,并着重分析多脉冲导弹发动机参数和终端约束条件对导弹可达域的影响。仿真结果表明,hp自适应伪谱法能有效解决多阶段多约束的多脉冲导弹可达域优化问题,且多脉冲导弹脉冲发动机时间间隔越小,推力比越大,装药比越小,导弹的可达域越大,相比于终端速度对可达域的影响,终端弹道倾角对可达区域的影响较小。

关键词：多脉冲导弹可达域优化 hp自适应伪谱法发动机参数终端约束

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低速巡飞器倾斜转弯鲁棒反演控制律设计

兵工学报 2018年第3期39卷 494-501页

作者：王娜孙瑞胜杨智刚傅健南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

针对低速巡飞器倾斜转弯非线性控制系统存在耦合、不确定项的特点,设计了一种倾斜转弯(BTT)鲁棒反演控制律。将巡飞器的动力学模型写成适用于反演算法的块控模型,假设其由标称模型与不确定项组成,利用微积分学中的Leibniz法则推导不确... 详细信息

针对低速巡飞器倾斜转弯非线性控制系统存在耦合、不确定项的特点,设计了一种倾斜转弯(BTT)鲁棒反演控制律。将巡飞器的动力学模型写成适用于反演算法的块控模型,假设其由标称模型与不确定项组成,利用微积分学中的Leibniz法则推导不确定项。采用反演算法推导控制律的基本形式,并通过改进的符号函数抵消非匹配不确定项,利用Lyapunov理论重新设计技术补偿匹配不确定项。仿真结果表明,与传统反演法相比,该系统能够快速、准确地跟踪攻角、侧滑角、倾斜角参考指令,具有强鲁棒性。

关键词：巡飞器倾斜转弯鲁棒反演算法非匹配不确定项

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改进的导弹半实物仿真跟踪微分器设计

国防科技大学学报 2017年第5期39卷 68-73页

作者：明超孙瑞胜白宏阳祝刚南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900

为了抑制三轴转台输出信号存在相位延迟和噪声对导弹半实物仿真系统性能的影响,研究并设计了一种改进的跟踪微分器进行相位补偿和滤波。基于传统跟踪微分器的工作原理,设计三轴转台输出信号跟踪的基本结构,分析其在输入信号存在噪声时,... 详细信息

为了抑制三轴转台输出信号存在相位延迟和噪声对导弹半实物仿真系统性能的影响,研究并设计了一种改进的跟踪微分器进行相位补偿和滤波。基于传统跟踪微分器的工作原理,设计三轴转台输出信号跟踪的基本结构,分析其在输入信号存在噪声时,由于经过传统的跟踪微分器获取微分信号使得噪声强度放大,致使跟踪信号存在振荡的现象。在此基础上,提出一种将微分跟踪器产生的微分信号再串联一个跟踪微分器的相位超前补偿器设计方法,以滤除由于输入信号噪声引起的信号污染,进而消除输出信号的振荡问题。以某导弹半实物仿真系统三轴转台输出信号存在相位延迟和噪声的现象为算例,通过与超前校正方法对比研究,进行了系统仿真验证。仿真结果表明,改进相位超前补偿器能有效地提取姿态角速度信号,具有良好的滤波和相位超前补偿性能,进而证明了其在导弹半实物仿真试验应用的正确性和有效性。

关键词：跟踪微分器三轴转台半实物仿真相位延迟和噪声相位超前补偿器

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变后掠翼航弹滑翔弹道优化设计

弹道学报 2012年第2期24卷 6-9页

作者：李伟明孙瑞胜吴军基刘鹏云南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

为增强变后掠翼航弹的滑翔能力,研究了一种变后掠翼航弹的滑翔弹道优化设计问题.分析了变后掠翼航弹的气动特性,将弹道优化问题转化为最优控制问题,利用最小值原理,推导了滑翔段飞行距离最大的必要条件,在此基础上采用粒子群算法对攻角... 详细信息

为增强变后掠翼航弹的滑翔能力,研究了一种变后掠翼航弹的滑翔弹道优化设计问题.分析了变后掠翼航弹的气动特性,将弹道优化问题转化为最优控制问题,利用最小值原理,推导了滑翔段飞行距离最大的必要条件,在此基础上采用粒子群算法对攻角及后掠角进行寻优,形成了一种基于攻角与后掠角双变量控制的弹道优化设计方法.数值仿真算例表明,在满足状态方程约束的条件下,双变量比固定外形和常规单变量控制的航弹射程显著提高,寻优结果符合气动特性分布规律,通过最优控制和粒子群算法优化弹道的方法是可行的.

关键词：弹道优化变后掠翼粒子群算法最优控制

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脉冲修正弹控制参数粒子群优化算法

国防科技大学学报 2016年第4期38卷 159-163页

作者：孙瑞胜洪侨陈晋璋孙传杰南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094 中国工程物理研究院结构力学所四川绵阳621900

针对脉冲修正弹自身控制离散不连续特征,开展脉冲修正弹脉冲控制参数优化设计方法研究。考虑到脉冲成本和精度的双重要求,选择以脉冲发动机工作次数和脱靶量最少为双目标的函数。在风干扰条件下,提出以脉冲控制时间间隔为离散脉冲控制... 详细信息

针对脉冲修正弹自身控制离散不连续特征,开展脉冲修正弹脉冲控制参数优化设计方法研究。考虑到脉冲成本和精度的双重要求,选择以脉冲发动机工作次数和脱靶量最少为双目标的函数。在风干扰条件下,提出以脉冲控制时间间隔为离散脉冲控制参数设计变量建立优化模型,以此发展一种改进型递减惯性权重粒子群优化脉冲控制参数的方法,提高修正参数优化收敛速度。仿真结果表明:该算法能快速有效地获得最优解,为在干扰条件下寻找最优的脉冲修正参数和脉冲工作方式提供一种优化设计思路。

关键词：脉冲修正弹离散化优化设计粒子群算法

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小直径炸弹俯仰/偏航通道解耦控制与仿真

弹道学报 2010年第2期22卷 35-38页

作者：孙瑞胜薛晓中沈坚平南京理工大学动力工程学院中国人民解放军95856部队

研究了小直径炸弹倾斜转弯(BTT)控制系统俯仰/偏航通道的耦合特性及其解耦控制问题.建立了俯仰/偏航通道耦合动力学运动模型,引入相对增益指标,定量分析了小直径炸弹俯仰/偏航通道的耦合特性;利用对角矩阵补偿方法,设计了工程适用的俯仰... 详细信息

研究了小直径炸弹倾斜转弯(BTT)控制系统俯仰/偏航通道的耦合特性及其解耦控制问题.建立了俯仰/偏航通道耦合动力学运动模型,引入相对增益指标,定量分析了小直径炸弹俯仰/偏航通道的耦合特性;利用对角矩阵补偿方法,设计了工程适用的俯仰/偏航运动的解耦补偿控制器.仿真实例表明:系统耦合项增益能得到有效的抑制,所设计的解耦补偿控制器对控制指令的动态跟踪性能良好,为小直径炸弹BTT控制系统的工程应用提供参考.

关键词：小直径炸弹 BTT控制技术解耦控制仿真

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一种乘波外形导弹增程段弹道的最优控制解法

弹道学报 2008年第4期20卷 57-60页

作者：孙瑞胜薛晓中沈坚平南京理工大学动力工程学院南京210094 中国人民解放军95856部队南京210028

高超音速导弹弹道优化的目的是针对其弹道数学模型,设计方案弹道,寻求一个最优攻角规律使得弹道性能指标最优.为此将弹道问题转化成最优控制问题,通过最小值原理,得到滑翔飞行距离最大的最优弹道的一阶必要条件,采用遗传算法求解了此两... 详细信息

高超音速导弹弹道优化的目的是针对其弹道数学模型,设计方案弹道,寻求一个最优攻角规律使得弹道性能指标最优.为此将弹道问题转化成最优控制问题,通过最小值原理,得到滑翔飞行距离最大的最优弹道的一阶必要条件,采用遗传算法求解了此两点边值约束问题.数值仿真算例表明,在满足状态方程约束条件下,通过最优控制解法和遗传算法求取最优弹道方法可行.

关键词：乘波外形导弹弹道优化遗传算法最优控制