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基于动态逆的空空导弹奇异摄动中制导律

北京航空航天大学学报 2011年第11期37卷 1365-1371页

作者：乔清青陈万春北京航空航天大学宇航学院北京100191

结合奇异摄动和动态逆方法,以飞行时间和末端能量的线性组合为性能指标,推导了一种近最优中制导律.导弹状态方程根据状态变量时间常数写成三时间尺度系统.降阶系统包括纵程、横程和比能动力学方程.用最优控制理论求解出降阶系统最优解,... 详细信息

结合奇异摄动和动态逆方法,以飞行时间和末端能量的线性组合为性能指标,推导了一种近最优中制导律.导弹状态方程根据状态变量时间常数写成三时间尺度系统.降阶系统包括纵程、横程和比能动力学方程.用最优控制理论求解出降阶系统最优解,即原系统的外解.动态逆应用于边界层修正,得到一个闭环控制器,其性能可根据爬升、高空等高飞行和下滑阶段或其他情况的不同要求进行调整.仿真结果表明:该制导律满足了对弹道平滑度、飞行时间和末端能量的要求.中段末端航向误差小,为中、末制导的平稳交接班提供了保障.

关键词：中制导摄动理论反馈线性化

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拦截弹中制导最优弹道簇生成

国防科技大学学报 2017年第5期39卷 171-177页

作者：周觐雷虎民邵雷翟岱亮张大元空军工程大学防空反导学院中国人民解放军95948部队

针对临近空间高超声速目标飞行速度快,跟踪预测难的特点,提出在中制导阶段进行最优弹道设计与弹道簇生成用于对目标预测命中区域进行有效覆盖的方法。通过分析临近空间高超声速目标对现有防空体系带来的挑战,阐明了在中制导段进行弹道... 详细信息

针对临近空间高超声速目标飞行速度快,跟踪预测难的特点,提出在中制导阶段进行最优弹道设计与弹道簇生成用于对目标预测命中区域进行有效覆盖的方法。通过分析临近空间高超声速目标对现有防空体系带来的挑战,阐明了在中制导段进行弹道簇设计与生成的必要性;将中制导段的弹道规划问题视为求解满足多种约束条件下的最优控制问题,应用最优化理论方法得到了基准的最优弹道;应用邻域最优控制理论,针对终端约束条件进行调整,设计了邻域最优弹道簇的生成算法。仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：弹道簇邻域最优控制中制导高超声速目标弹道优化

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基于二阶变分的中制导最优弹道修正

系统工程与电子技术 2016年第12期38卷 2807-2813页

作者：雷虎民周觐翟岱亮张大元王华吉李宁波空军工程大学防空反导学院中国人民解放军95948部队

针对反临近空间高超声速目标拦截作战过程中的中制导弹道的规划与修正问题,设计了一种最优弹道修正算法。首先分析了在中制导阶段进行弹道规划与弹道修正的必要性,基于庞特里亚金最小值原理给出了基准最优弹道满足的一阶必要性条件,其... 详细信息

针对反临近空间高超声速目标拦截作战过程中的中制导弹道的规划与修正问题,设计了一种最优弹道修正算法。首先分析了在中制导阶段进行弹道规划与弹道修正的必要性,基于庞特里亚金最小值原理给出了基准最优弹道满足的一阶必要性条件,其次将一阶必要性条件进行二阶变分,得到控制量的修正量,利用基准弹道数据,通过逆向积分,将协态变量的偏差量表示为终端约束修正量以及状态变量偏差量的表达式,从而有效解决了协态变量偏差量的获取问题,最后进行了多种情形下的数字仿真,对所提算法进行验证并与高斯伪谱法(Gauss pseudospectral method,GPM)进行对比。结果表明,该方法不仅具有较高的求解精度,并且其求解效率远高于GPM,有利于弹上在线实现。

关键词：中制导弹道修正二阶变分最优控制

空地导弹对应不同驾驶仪下的中制导高度控制回路设计

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系统仿真学报 2008年第24期20卷 6763-6766页

作者：夏群力郭涛祁载康杜运理北京理工大学宇航科学技术学院北京100081

使用频率法和根轨迹法设计了姿态驾驶仪内回路对应的高度控制回路;对内回路姿态驾驶仪结构和过载驾驶仪结构分别对应的高度控制回路进行了对比分析。结果表明,两种内回路驾驶仪结构对应的高度控制回路性能基本一样,都是可行的。并在此... 详细信息

使用频率法和根轨迹法设计了姿态驾驶仪内回路对应的高度控制回路;对内回路姿态驾驶仪结构和过载驾驶仪结构分别对应的高度控制回路进行了对比分析。结果表明,两种内回路驾驶仪结构对应的高度控制回路性能基本一样,都是可行的。并在此基础上分析了内回路驾驶仪结构切换对中末制导交班切换的影响。结果表明,驾驶仪结构切换对中末制导交班切换的影响很小,可以考虑将中末制导交班切换时的两个切换同时进行。

关键词：空地导弹自动驾驶仪中制导高度控制

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基于二体理论的远程拦截中制导修正

系统工程与电子技术 2020年第8期42卷 1804-1811页

作者：陈文钰邵雷雷虎民骆长鑫张涛空军工程大学防空反导学院陕西西安710051

针对临近空间高超声速目标拦截弹交接班区域较高时的作战情景,参考轨道拦截理论,以高抛再入型拦截弹道为基准,将拦截弹运动视作二体运动,设计了远程拦截制导算法。首先,将复杂的运动模型进行简化,再根据受力分析将模型转换为二体轨道模... 详细信息

针对临近空间高超声速目标拦截弹交接班区域较高时的作战情景,参考轨道拦截理论,以高抛再入型拦截弹道为基准,将拦截弹运动视作二体运动,设计了远程拦截制导算法。首先,将复杂的运动模型进行简化,再根据受力分析将模型转换为二体轨道模型。然后,利用航迹角迭代法求解了Lambert问题,得到变轨需用速度,在轨道模型中提出通过调整速度至变轨需用速度完成拦截任务。最后,分析了拦截弹机动时推力有限带来的过渡段机动问题,提出采用速度增益制导法解决此问题。仿真结果表明,在高空域气动力微弱条件下,将拦截弹运动模型视作二体轨道模型是可行的,速度增益制导算法不仅能有效解决过渡段机动问题,而且针对预测拦截点变化的情况也具有良好的收敛性,能够完成临近空间的中制导拦截任务。

关键词：临近空间中制导速度增益制导弹道修正二体理论

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拦截高速目标的中制导次优弹道修正

北京理工大学学报 2019年第8期39卷 839-845页

作者：周觐王华吉赵炜张大元雷虎民空军工程大学防空反导学院陕西西安710051 中国人民解放军95948部队甘肃酒泉732750

针对临近空间飞行器的快速发展所带来的拦截高速目标作战需求,应用模型静态预测规划(model predictive static programming,MPSP)方法设计了一种中制导次优弹道修正算法.首先,通过分析中末制导交接班时刻拦截弹的最佳交接状态,得到了零... 详细信息

针对临近空间飞行器的快速发展所带来的拦截高速目标作战需求,应用模型静态预测规划(model predictive static programming,MPSP)方法设计了一种中制导次优弹道修正算法.首先,通过分析中末制导交接班时刻拦截弹的最佳交接状态,得到了零控拦截条件,该条件由拦截弹和目标的速度比以及二者的速度前置角唯一确定;其次,针对不满足零控拦截条件的情形,分析了在引入比例导引作为末制导律前提下的捕获区,得到了拦截弹和目标速度前置角组成的平面内的捕获区基本构成,建立了中末制导交接班时刻拦截弹需要满足的捕获区约束;然后利用高斯伪谱法(Gauss pseudospectral method,GPM)得到了满足零控拦截条件的基准弹道,应用MPSP设计了考虑捕获区约束条件限制的弹道修正算法;最后,仿真结果验证了所提方法的合理性以及有效性.

关键词：中制导弹道修正捕获区模型静态预测规划中末制导交接班

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反临拦截弹中制导弹道在线优化设计

控制与决策 2017年第12期32卷 2195-2200页

作者：李宁波雷虎民周觐邵雷王斌空军工程大学防空反导学院西安710051 西安交通大学电子信息与工程学院西安710049

为了实现反临拦截弹中制导段的弹道在线优化,基于邻域最优控制(NOC)理论和改进间接高斯伪谱法(GPM)设计一种弹道在线生成算法.根据临近空间拦截作战特点设计弹道优化模型,基于NOC理论推导关于修正状态量和协态量的两点边值问题.对横截... 详细信息

为了实现反临拦截弹中制导段的弹道在线优化,基于邻域最优控制(NOC)理论和改进间接高斯伪谱法(GPM)设计一种弹道在线生成算法.根据临近空间拦截作战特点设计弹道优化模型,基于NOC理论推导关于修正状态量和协态量的两点边值问题.对横截条件进行二阶变分,通过逆向递推将终端最优协态修正值表示成跟踪偏差和终端约束修正量的表达式.将拦截弹的当前状态量作为初始约束值,终端最优协态修正值作为干扰量,利用标称弹道数据,基于改进间接GPM求得控制修正量.仿真结果表明,所提出的方法可以快速生成一条修正弹道,且具有较高的终端修正精度.

关键词：弹道在线优化中制导邻域最优控制间接高斯伪谱法

基于零控脱靶量的大气层外拦截中制导方法研究

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系统工程与电子技术 2023年第2期45卷 538-545页

作者：赵蒙端军红王明宇殷双斌鲁娜空军工程大学防空反导学院陕西西安710051 93792部队河北廊坊065000

针对大气层外拦截器在中制导结束后还需要长时间无控飞行的情况,基于零控脱靶量思想采用最优控制理论,对拦截器和目标的相对运动关系进行了理论推导,以脱靶量和中制导加速度为性能指标,设计了一种拦截器发动机固定推进时间的中制导策略... 详细信息

针对大气层外拦截器在中制导结束后还需要长时间无控飞行的情况,基于零控脱靶量思想采用最优控制理论,对拦截器和目标的相对运动关系进行了理论推导,以脱靶量和中制导加速度为性能指标,设计了一种拦截器发动机固定推进时间的中制导策略,研究了拦截器制导精度与零控脱靶量预测精度的关系,提出了调节拦截器机动过载大小的实现途径。仿真结果表明,设计的中制导律精度高、可靠性好、形式简单,在脱靶量计算得足够精确时,中制导结束后的零控脱靶量可控制在百米量级内,为拦截器以动能碰撞方式拦截目标创造了优良的末制导条件。

关键词：制导律中制导拦截器零控脱靶量

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考虑零控拦截的中制导最优弹道修正

兵工学报 2018年第8期39卷 1515-1525页

作者：周觐雷虎民空军工程大学防空反导学院陕西西安710051

针对临近空间防御作战问题,设计了考虑零控拦截的中制导段最优弹道修正算法。通过分析末制导阶段拦截弹和目标的相对运动关系,推导得到了零控拦截条件,此条件由目标和拦截弹的速度比以及二者速度矢量和视线之间的夹角唯一确定;针对目标... 详细信息

针对临近空间防御作战问题,设计了考虑零控拦截的中制导段最优弹道修正算法。通过分析末制导阶段拦截弹和目标的相对运动关系,推导得到了零控拦截条件,此条件由目标和拦截弹的速度比以及二者速度矢量和视线之间的夹角唯一确定;针对目标信息更新造成的基准弹道不满足零控拦截条件的情形,提出了在中制导段进行最优弹道修正的方案,调整中制导和末制导交接班时刻拦截弹状态,以重新满足零控拦截条件;通过对基准弹道满足的最优化条件以及横截条件进行再次求导,推导得到了控制量的补偿量,此补偿量的求解考虑到了拦截弹的初始状态偏差以及终端约束偏差,确保了指令解算的可实现性。通过仿真验证了所提方法的有效性以及优越性。

关键词：拦截弹中制导零控拦截弹道修正中制导和末制导交接班最优化