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一种有攻击角约束的三维有限时间导引律

哈尔滨工业大学学报 2018年第4期50卷 8-14页

作者：张良张泽旭郑博哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150080

为解决目标加速度信息未知且存在攻击角约束的三维末端制导问题,提出一种基于非线性观测器的有限时间导引律,使得弹目视线角可在有限时间内收敛至期望攻击角.首先,提出一类非线性观测器,利用导引系统中易测量的位置和速度等信息来估计... 详细信息

为解决目标加速度信息未知且存在攻击角约束的三维末端制导问题,提出一种基于非线性观测器的有限时间导引律,使得弹目视线角可在有限时间内收敛至期望攻击角.首先,提出一类非线性观测器,利用导引系统中易测量的位置和速度等信息来估计目标加速度,理论分析给出了观测器稳定的充分条件;然后,利用目标加速度估计值,基于有限时间稳定理论和滑模变结构控制理论设计一种有限时间导引控制律,使三维末端导引系统的弹目视线角可以在有限时间内收敛到期望攻击角.通过分析观测误差对导引系统有限时间特性的影响,表明该方法满足工程实践需求;最后,分别对加速度为匀变速和变加速的两类变速目标进行了数值仿真,并与传统比例导引法进行了对比,仿真结果验证了所提方法的可行性与有效性.研究表明,利用非线性观测器可以稳定地估计目标加速度信息,进而利用该观测器给出的目标加速度信息设计滑模变结构有限时间三维导引律,利用该方法可以有效地解决三维末端制导过程中存在目标加速度信息未知且存在攻击角约束的难题.

关键词：三维末端制导攻击角约束有限时间稳定滑模控制非线性观测器

考虑自动驾驶仪动态特性与攻击角约束的模糊自适应动态面末制导律

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系统工程与电子技术 2019年第2期41卷 389-401页

作者：姜尚田福庆孙世岩梁伟阁尤栋海军工程大学兵器工程学院湖北武汉430033 西北机电工程研究所陕西咸阳712099

在大口径舰炮制导炮弹打击近岸机动目标的末制导段,考虑自动驾驶仪二阶动态特性与攻击角约束,基于模糊自适应逼近与动态面控制提出一种末制导律。构建二维弹目相对运动模型,运用扩张状态观测器估计目标加速度。为零化视线角的跟踪误差... 详细信息

在大口径舰炮制导炮弹打击近岸机动目标的末制导段,考虑自动驾驶仪二阶动态特性与攻击角约束,基于模糊自适应逼近与动态面控制提出一种末制导律。构建二维弹目相对运动模型,运用扩张状态观测器估计目标加速度。为零化视线角的跟踪误差与视线角速率,采用自适应指数趋近律设计非奇异终端动态面滑模,设计模糊自适应系统逼近变结构项,削弱自动驾驶仪的控制指令抖振。通过Lyapunov第二法证明了闭环系统中视线角的跟踪误差与视线角速率均一致最终有界。仿真实验表明:该制导律使制导炮弹在打击具有不同加速度形式的目标时,均具备较好的末制导性能。

关键词：末制导律攻击角约束模糊自适应动态面扩张状态观测器

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带有攻击角约束的大机动目标协同攻击制导律

西北工业大学学报 2020年第6期38卷 1257-1265页

作者：郭正玉王超磊钱航韩治国张婧娴中国空空导弹研究院河南洛阳471009 航空制导武器航空科技重点实验室河南洛阳471009 北京宇航系统工程研究所北京100076 西北工业大学航天学院陕西西安710072

针对三维空间内多枚空空导弹协同攻击高速大机动目标末制导问题,提出了一种分布式有限时间协同制导律设计方法。视线方向加速度根据有限时间一致性理论设计了基于积分滑模面的自适应制导律,保证了在末制导过程所有导弹能够同时达到目标... 详细信息

针对三维空间内多枚空空导弹协同攻击高速大机动目标末制导问题,提出了一种分布式有限时间协同制导律设计方法。视线方向加速度根据有限时间一致性理论设计了基于积分滑模面的自适应制导律,保证了在末制导过程所有导弹能够同时达到目标;视线纵向和视线侧向的加速度均采用基于快速终端滑模面的制导律,同时对末端攻击角进行约束,使得末端攻击角能够在有限时间达到期望值。仿真算例验证了所提出的制导律能够实现对机动目标的协同攻击。

关键词：三维空间协同制导机动目标攻击角约束

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高超声速目标拦截含攻击角约束的协同制导律

北京理工大学学报 2019年第6期39卷 597-602页

作者：谭诗利雷虎民王斌空军工程大学防空反导学院

针对高超声速目标拦截的制导问题,提出了一种带攻击角约束的协同制导律.在垂直弹目视线方向,由攻击角约束得到期望的终端视线角,利用非线性干扰观测器对模型中的干扰进行估计,结合非奇异终端滑模理论设计视线法向加速度指令,保证了每枚... 详细信息

针对高超声速目标拦截的制导问题,提出了一种带攻击角约束的协同制导律.在垂直弹目视线方向,由攻击角约束得到期望的终端视线角,利用非线性干扰观测器对模型中的干扰进行估计,结合非奇异终端滑模理论设计视线法向加速度指令,保证了每枚导弹与目标之间的视线角速率收敛到0且视线角收敛到期望的终端视线角;在沿弹目视线方向,基于二阶多智能体一致性算法设计视线方向加速度指令,保证了每枚导弹与目标之间的相对距离在有限时间内到达一致,进而保证各枚导弹同时击中目标.通过对4枚导弹协同拦截高超声速目标的情景进行仿真,验证了所设计制导律的有效性.

关键词：协同制导攻击角约束非奇异终端滑模多智能体一致性

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机动目标拦截含攻击角约束的新型滑模制导律

兵工学报 2015年第8期36卷 1443-1457页

作者：张尧郭杰唐胜景商巍张浩强北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对导弹带有攻击角约束的机动目标拦截问题,结合积分滑模和全局滑模控制方法的优点,设计了一种全新的导弹滑模制导律(SMGL)。在纵向平面内建立考虑攻击角约束的弹目相对运动方程。采用一种新的非线性饱和函数来构造积分滑模面中的积分... 详细信息

针对导弹带有攻击角约束的机动目标拦截问题,结合积分滑模和全局滑模控制方法的优点,设计了一种全新的导弹滑模制导律(SMGL)。在纵向平面内建立考虑攻击角约束的弹目相对运动方程。采用一种新的非线性饱和函数来构造积分滑模面中的积分项,提出了一种新型的非线性全局积分滑模控制方法,解决了传统积分滑模控制中系统暂态性能恶化的问题,降低了系统的稳态误差,保证导弹在有限时间内以更理想的攻击角命中目标,同时使导弹在整个拦截过程中具有很强的鲁棒性。采用动态面控制方法设计了考虑攻击角约束和自动驾驶仪动态特性的导弹全局非线性积分SMGL,基于Lyapunov稳定性准则证明了闭环系统所有状态最终一致有界。与传统线性积分SMGL和偏置比例导引律进行仿真对比,仿真结果验证了全局非线性积分SMGL的有效性和优越性。

关键词：飞行器控制、导航技术制导律全局非线性积分滑模动态面控制攻击角约束

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带末端攻击角约束连续有限时间稳定制导律

宇航学报 2014年第10期35卷 1141-1149页

作者：刁兆师单家元北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对制导武器末端攻击角约束与末端弹道尽可能平直的要求,应用有限时间控制方法,设计了具有末端攻击角约束的连续有限时间稳定制导律,使闭环制导系统在有限时间内视线角速度收敛到零和视线角收敛到期望值。通过非线性控制系统的有限时... 详细信息

针对制导武器末端攻击角约束与末端弹道尽可能平直的要求,应用有限时间控制方法,设计了具有末端攻击角约束的连续有限时间稳定制导律,使闭环制导系统在有限时间内视线角速度收敛到零和视线角收敛到期望值。通过非线性控制系统的有限时间稳定齐次性理论对该制导律进行了分析,证明了闭环制导系统的视线角速度和视线角全局有限时间稳定特性,并基于有限时间Lyapunov稳定性理论给出了闭环制导系统有限停息时间的表达式。在实例应用仿真中,比较了该制导律与最优制导律的制导性能,检验了该制导律在不同作战任务下的制导效果。仿真结果证实了该制导律的有效性和鲁棒性。

关键词：制导律攻击角约束有限时间稳定连续非光滑

考虑自动驾驶仪动态特性和攻击角约束的鲁棒末制导律

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兵工学报 2017年第5期38卷 900-909页

作者：杨靖王旭刚王中原常思江南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

针对制导弹箭打击机动目标时带攻击角约束的末制导问题,考虑自动驾驶仪动态特性以及目标机动不确定性对制导过程的影响,结合积分滑模与动态面控制方法,设计了一种新型鲁棒末制导律。自动驾驶仪的动态特性以含扰动的2阶动力学模型来表征... 详细信息

针对制导弹箭打击机动目标时带攻击角约束的末制导问题,考虑自动驾驶仪动态特性以及目标机动不确定性对制导过程的影响,结合积分滑模与动态面控制方法,设计了一种新型鲁棒末制导律。自动驾驶仪的动态特性以含扰动的2阶动力学模型来表征,目标机动引起的模型不确定性以光滑非线性扰动观测器来估计。滑模面取视线角速率与视线角偏差的组合形式,且引入剩余飞行时间,以使制导弹箭在整个末制导过程中过载性能良好。依据李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统中视线角速率与视线角偏差均最终一致有界任意小。通过数值仿真与弹道成型制导律及非奇异滑模制导律进行了对比,验证了该末制导律的有效性与优越性。

关键词：兵器科学与技术末制导律攻击角约束积分滑模动态面控制扰动观测器

考虑自动驾驶仪动态特性的含攻击角约束的反演递推制导律

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宇航学报 2014年第7期35卷 818-826页

作者：刁兆师单家元北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对制导武器需要攻击角度控制的要求及自动驾驶仪动态特性对制导效果的不利影响,提出了考虑自动驾驶仪动态特性补偿、具有末端攻击角约束的反演递推制导律。首先结合反馈线性化技术,利用本文推广的积分反演定理设计了二阶子系统的虚拟... 详细信息

针对制导武器需要攻击角度控制的要求及自动驾驶仪动态特性对制导效果的不利影响,提出了考虑自动驾驶仪动态特性补偿、具有末端攻击角约束的反演递推制导律。首先结合反馈线性化技术,利用本文推广的积分反演定理设计了二阶子系统的虚拟控制律;然后进一步应用反演递推方法推导了考虑自动驾驶仪动态特性的含攻击角约束的制导律,并通过李雅普诺夫稳定性理论详细地证明了该制导律对于视线角和视线角速率的指数收敛特性。在实例应用仿真中,给出了该制导律的具体实现方法,比较了该制导律与其他制导律的制导性能,检验了该制导律对不同作战任务的制导效果。仿真结果表明,该制导律具有良好的性能和工程应用推广价值。

关键词：制导律攻击角约束自动驾驶仪动态特性反演递推控制

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带有攻击角约束的多导弹协同制导律

中国惯性技术学报 2016年第4期24卷 554-560页

作者：宋俊红宋申民徐胜利哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心哈尔滨150001 上海航天技术研究院上海机动工程研究所上海201109

针对带有攻击角约束的多导弹同时攻击机动目标问题,提出了一种带有攻击角约束的协同制导律。首先基于平面内的导弹-目标相对运动方程,建立了带有攻击角约束的协同制导模型;其次,把协同制导律的设计过程分离为两个部分:一是基于图论的有... 详细信息

针对带有攻击角约束的多导弹同时攻击机动目标问题,提出了一种带有攻击角约束的协同制导律。首先基于平面内的导弹-目标相对运动方程,建立了带有攻击角约束的协同制导模型;其次,把协同制导律的设计过程分离为两个部分:一是基于图论的有关内容,运用有限时间一致性理论设计沿着视线方向上的加速度指令来保证所有导弹与目标的相对距离在有限时间内到达一致,进而保证所有的导弹同时击中机动目标;二是利用非齐次干扰观测器对机动目标的加速度进行估计,并运用滑模控制设计视线法向上的加速度指令来保证每枚导弹与目标间的视线角速率收敛到零和视线角收敛到期望的终端视线角,即每枚导弹以期望的终端视线角成功击中目标;最后,对三枚导弹同时打击同一机动目标的情况进行仿真,仿真结果表明本文设计的带有攻击角约束的协同制导律的有效性和正确性。

关键词：协同制导律攻击角约束非齐次干扰观测器滑模控制通信拓扑有限时间一致性