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控制撞击时间与角度的三维导引律:一种两阶段控制方法

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控制理论与应用 2010年第10期27卷 1429-1434页

作者：张友根张友安海军航空工程学院控制工程系 91551部队

为了突破舰艇配备的近程防御武器系统,反舰导弹需对撞击时间与撞击角度进行控制,以实施饱和攻击.导弹三维撞击时间与撞击角度控制分为两个阶段进行.第1阶段:将导弹侧向运动与纵向运动进行近似解耦,对这两个运动通道分开设计.在侧向运动... 详细信息

为了突破舰艇配备的近程防御武器系统,反舰导弹需对撞击时间与撞击角度进行控制,以实施饱和攻击.导弹三维撞击时间与撞击角度控制分为两个阶段进行.第1阶段:将导弹侧向运动与纵向运动进行近似解耦,对这两个运动通道分开设计.在侧向运动中将撞击时间控制转化为对标称弹目距离的跟踪问题,并对此跟踪问题采用时标分离的方法设计期望的慢子系统和快子系统;在考虑对方位角粗略控制的同时,对这两个子系统分别进行动态逆控制设计,从而得到了侧向通道控制指令;在纵向运动中只进行高低角的粗略控制,不考虑撞击时间控制.第2阶段:在考虑两个通道耦合的情况下,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计了带有撞击角度控制的三维导引律.仿真结果证明了本文方法的有效性.

关键词：李雅普诺夫稳定性三维制导撞击时间撞击角度动态逆

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导弹制导的鲁棒几何方法

控制理论与应用 2003年第1期20卷 13-16,20页

作者：张友安胡云安林涛海军航空工程学院301教研室山东烟台264001

针对平面拦截问题 ,将基于微分几何的导弹制导与基于李雅普诺夫稳定理论的鲁棒控制方法结合起来 ,提出一种新的鲁棒制导算法———鲁棒几何制导 .将与目标的曲率命令 (加速度 )和速度方位信息有关的项视为干扰量 ,用一个鲁棒控制项来克... 详细信息

针对平面拦截问题 ,将基于微分几何的导弹制导与基于李雅普诺夫稳定理论的鲁棒控制方法结合起来 ,提出一种新的鲁棒制导算法———鲁棒几何制导 .将与目标的曲率命令 (加速度 )和速度方位信息有关的项视为干扰量 ,用一个鲁棒控制项来克服其影响 .然后 ,将这种方法推广到导弹速度变化的情况 .这种方法不需要得到目标精确的曲率命令和速度方位信息 .

关键词：导弹制导鲁棒几何方法微分几何鲁棒控制最优控制理论

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带有攻击角度和攻击时间控制的三维制导

航空学报 2008年第4期29卷 1020-1026页

作者：张友安马培蓓海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001

在三维空间导引动力学与运动学模型的基础上,假设目标静止,而导弹本身以恒速运动,根据实际的攻击角度与设定的攻击角度误差,分析和设计了期望的视线(LOS)角运动学,基于李雅普诺夫稳定性理论设计了带有攻击角度控制的三维导弹导引律。为... 详细信息

在三维空间导引动力学与运动学模型的基础上,假设目标静止,而导弹本身以恒速运动,根据实际的攻击角度与设定的攻击角度误差,分析和设计了期望的视线(LOS)角运动学,基于李雅普诺夫稳定性理论设计了带有攻击角度控制的三维导弹导引律。为了对攻击时间进行预测与控制,假设导弹本身以恒速或者匀加/减速运动,先将导弹导引到预定的攻击角度上,根据待飞直线距离对待飞时间进行估算,再根据预测时间误差,确定导弹按照特定的圆弧轨迹机动飞行的指令和机动飞行的时间,通过机动飞行来对时间误差进行补偿,最后,再利用所设计的导引律攻击目标。给出了仿真结果。

关键词：导航、制导与控制三维制导李雅普诺夫稳定性攻击角度攻击时间

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基于伪谱法的固定采样实时最优制导方法研究

宇航学报 2012年第11期33卷 1586-1592页

作者：王丽英张友安海军航空工程学院系统科学与数学研究所烟台264001 海军航空工程学院控制工程系烟台264001

针对具有过程约束和终端状态约束的高超声速飞行器再入制导问题,给出了一种固定采样非线性实时最优制导算法,该算法通过连续在线计算开环最优控制的方式提供闭环反馈,避免了内环跟踪控制器的设计过程。利用通用伪谱优化软件包实现多约... 详细信息

针对具有过程约束和终端状态约束的高超声速飞行器再入制导问题,给出了一种固定采样非线性实时最优制导算法,该算法通过连续在线计算开环最优控制的方式提供闭环反馈,避免了内环跟踪控制器的设计过程。利用通用伪谱优化软件包实现多约束非线性系统最优控制问题的在线求解。在考虑计算误差、预报误差、模型参数不确定性和干扰的情况下,对采用该算法构成的闭环控制系统的有界稳定性进行了理论分析与证明。仿真结果表明,该实时最优制导算法能有效地抑制飞行过程中不确定性和扰动的影响。

关键词：实时最优制导在线优化有界稳定通用伪谱优化软件包高超再入飞行器

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基于比例分配的过驱动碟形飞行器滑模控制

北京航空航天大学学报 2010年第10期36卷 1194-1198页

作者：张友安邬寅生海军航空工程学院控制工程系烟台264001

为了避免一些执行机构提前出现饱和,针对具有位置约束的过驱动碟形飞行器,按照执行机构的约束范围,提出了一种比例分配策略.基于该策略,可以使双输入系统简化成单输入系统,并避免有执行机构提前出现饱和.考虑执行机构具有一阶动态特性... 详细信息

为了避免一些执行机构提前出现饱和,针对具有位置约束的过驱动碟形飞行器,按照执行机构的约束范围,提出了一种比例分配策略.基于该策略,可以使双输入系统简化成单输入系统,并避免有执行机构提前出现饱和.考虑执行机构具有一阶动态特性和系统气动参数的不确定性,设计了滑模控制律.通过比例分配和伪逆分配的比较,得出了一种确定伪逆分配权矩阵的方法.仿真结果表明了该方法的正确性和有效性.

关键词：飞行器控制和导航技术过驱动控制分配滑模控制碟形飞行器

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多导弹时间协同分布式导引律设计

控制与决策 2014年第5期29卷 843-847页

作者：马国欣张友安海军航空工程学院控制工程系 93132部队

为了实现多导弹协同攻击同一目标,提出一种时间协同分布式导引律设计方法,该方法对于无角度约束和有角度约束的情况均适用.首先,以各导弹子系统作为网络同构节点建立了多导弹时间协同制导模型,该模型以各导弹剩余时间信息附加预定偏置... 详细信息

为了实现多导弹协同攻击同一目标,提出一种时间协同分布式导引律设计方法,该方法对于无角度约束和有角度约束的情况均适用.首先,以各导弹子系统作为网络同构节点建立了多导弹时间协同制导模型,该模型以各导弹剩余时间信息附加预定偏置量为输出;然后,以调整子系统间输出误差为目的,设计了系统的分布式控制方案,并结合一般协同控制系统的收敛性条件,分析了导弹寻的导引的特殊性,给出了保证多导弹时间协同的通信拓扑条件;最后,通过仿真结果验证了所提出方法的有效性.

关键词：协同控制导弹制导系统角度约束导引律

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多导弹时间协同制导:一种领弹-被领弹策略

航空学报 2009年第6期30卷 1109-1118页

作者：张友安马国欣王兴平海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001 海军航空工程学院应用数学研究所山东烟台264001

首先,假设各枚导弹的速度为相同常值,领弹采用经典比例导引(PNG),被领弹采用经典比例导引和机动控制相结合的方式,推导出采用领弹-被领弹策略的多导弹时间协同控制设计模型,该模型实际上描述的是一个非线性的弹目相对运动状态跟踪控制... 详细信息

首先,假设各枚导弹的速度为相同常值,领弹采用经典比例导引(PNG),被领弹采用经典比例导引和机动控制相结合的方式,推导出采用领弹-被领弹策略的多导弹时间协同控制设计模型,该模型实际上描述的是一个非线性的弹目相对运动状态跟踪控制系统。在此系统中,领弹的弹目距离与导弹前置角作为两个参考状态量,被领弹的弹目距离与导弹前置角作为两个待控制的状态量。针对这一弹目相对运动状态跟踪控制系统,采用时标分离的方法设计了期望的慢子系统和快子系统。对这两个子系统分别进行动态逆控制设计,得到了被领弹的机动控制指令。该机动控制指令用于调整被领弹相对目标的运动状态,来逼近领弹相对目标的运动状态,这就保证了所有的导弹能够同时攻击目标。然后,通过为每枚被领弹引入一个与其速度相同的虚拟领弹,将上述方法推广到各枚导弹速度可为不同常值的情况。仿真结果验证了本文方法的有效性。

关键词：制导非线性控制系统协同控制比例导引领弹-被领弹虚拟领弹攻击时间

基于未知地标被动观测的飞航导弹SINS俯仰姿态误差估计方法

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宇航学报 2013年第6期34卷 801-807页

作者：寇昆湖张友安柳爱利海军航空工程学院控制工程系烟台264001

针对飞航导弹单独使用时SINS存在姿态估计精度随时间降低的问题,提出了基于未知地标被动观测的SINS俯仰姿态误差估计方法。首先,根据飞航导弹中制导段飞行的特点,把SINS俯仰姿态误差估计问题转化为攻角估计问题。然后,在不改变导弹巡航... 详细信息

针对飞航导弹单独使用时SINS存在姿态估计精度随时间降低的问题,提出了基于未知地标被动观测的SINS俯仰姿态误差估计方法。首先,根据飞航导弹中制导段飞行的特点,把SINS俯仰姿态误差估计问题转化为攻角估计问题。然后,在不改变导弹巡航路径的前提下,利用弹上成像导引头对视场内任意未知地标连续被动观测,分别提出了弹体坐标系和速度坐标系下的攻角估计方法,并分析了观测噪声对量测方程系数的影响。最后,利用平均去噪的思想对估计结果进行处理,提高了SINS俯仰姿态误差的估计精度。仿真结果表明:两种方法都能有效估计出飞航导弹SINS俯仰姿态量测误差。

关键词：飞航导弹视觉辅助导航攻角估计被动观测未知地标总体最小二乘平均去噪

基于地标被动观测的飞航导弹INS误差估计方法

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控制与决策 2013年第7期28卷 1055-1059页

作者：张友安寇昆湖柳爱利海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001

针对飞航导弹惯导系统(INS)单独使用时存在位置和速度估计误差发散的问题,以INS误差作为状态量,以导弹相对于地标的观测序列和高度表辅助INS估计信息解算的伪观测序列构造观测量,从便于工程实现的角度,提出一种迭代求解算法.迭代求解过... 详细信息

针对飞航导弹惯导系统(INS)单独使用时存在位置和速度估计误差发散的问题,以INS误差作为状态量,以导弹相对于地标的观测序列和高度表辅助INS估计信息解算的伪观测序列构造观测量,从便于工程实现的角度,提出一种迭代求解算法.迭代求解过程主要包括:利用平均去噪的思想降低测量噪声的影响、估计INS水平通道的位置和速度误差、对观测方程进行更新.仿真结果验证了所提出方法的有效性.

关键词：视觉辅助导航飞航导弹惯导系统误差估计迭代法飞航导弹被动观测