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过载约束下的大机动目标协同拦截

航空学报 2020年第S1期41卷 184-194页

作者：肖惟于江龙董希旺李清东任章北京航空航天大学飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室北京100083

研究了非线性拦截几何下具有过载约束的多枚弱机动能力的导弹拦截强机动能力的目标的协同拦截问题。首先,在建立导弹的可达域、导弹的可行域以及目标的逃逸域这3个概念的基础上提出了非线性拦截几何下的基于逃逸域覆盖的协同拦截策略,... 详细信息

研究了非线性拦截几何下具有过载约束的多枚弱机动能力的导弹拦截强机动能力的目标的协同拦截问题。首先,在建立导弹的可达域、导弹的可行域以及目标的逃逸域这3个概念的基础上提出了非线性拦截几何下的基于逃逸域覆盖的协同拦截策略,并提出了基于标准弹道的设计方法。然后,给出了协同拦截制导律的形式,研究了导弹的末制导初始阵位、制导律参数以及导弹对目标机动的覆盖区域这三者间的关系,并设计了数值求解算法来实现对多弹的覆盖区域的分配、协同制导律的设计以及多弹初始拦截阵位的配置。最后,对理论结果进行仿真。结果显示,多枚机动性较小的导弹,通过初始拦截阵位的合理配置和协同拦截制导律的合理设计,可以实现对机动性能较强的目标的协同拦截。

关键词：制导协同制导协同拦截过载约束大机动目标

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带落角约束与过载约束的寻初比例导引法

弹箭与制导学报 2019年第4期39卷 29-32,36页

作者：王煜东许承东郑学恩孙光辉简益梅北京理工大学宇航学院

为实现反坦克导弹以较大落角攻击目标,提高导弹毁伤效率,结合落角约束与过载约束提出一种寻初比例导引法。首先建立落角预测模型,得出影响落角的参数;其次,结合导弹过载约束计算比例系数范围;最后,将落角预测模型与适当的比例系数相结合... 详细信息

为实现反坦克导弹以较大落角攻击目标,提高导弹毁伤效率,结合落角约束与过载约束提出一种寻初比例导引法。首先建立落角预测模型,得出影响落角的参数;其次,结合导弹过载约束计算比例系数范围;最后,将落角预测模型与适当的比例系数相结合,得出满足战技指标的初值,实现导弹以较大落角命中目标。通过仿真结果表明该设计方法的正确性。

关键词：落角比例导引法过载约束

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过载和攻击时间约束下的非线性最优制导方法

系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 649-657页

作者：王坤段欣然陈征黎军浙江大学航空航天学院浙江杭州310027 浣江实验室浙江诸暨311800

考虑导弹过载受限条件下,对以期望时间为攻击目标的非线性最优制导问题进行了研究。首先,建立了非线性最优制导问题的理论模型,基于庞特里亚金极大值原理和饱和函数方法建立了最优轨迹的最优性条件。其次,根据最优性条件和哈密尔顿轨迹... 详细信息

考虑导弹过载受限条件下,对以期望时间为攻击目标的非线性最优制导问题进行了研究。首先,建立了非线性最优制导问题的理论模型,基于庞特里亚金极大值原理和饱和函数方法建立了最优轨迹的最优性条件。其次,根据最优性条件和哈密尔顿轨迹参数化方法,建立了最优轨迹的参数化微分方程组,使得通过数值积分即可生成从飞行状态到最优制导指令映射关系的数据集。然后,通过前馈神经网络对上述映射关系进行近似,实现了非线性最优制导指令的毫秒量级实时生成。最后,通过数值仿真验证了所提非线性最优制导指令生成方法的有效性。

关键词：过载约束攻击时间控制非线性最优制导哈密尔顿轨迹参数化前馈神经网络

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面向可打击区域的高超声速飞行器制导控制一体化方法研究

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航空兵器 2024年第2期31卷 91-98页

作者：赵良玉时皓铭王建华崔磊北京理工大学宇航学院北京100081 航天工程大学宇航科学与技术系北京101416 天津大学电气自动与信息工程学院天津300072

针对高超声速飞行器制导和控制系统分离设计方法的不足,提出通过制导控制一体化设计提升其可打击区域的方法。首先,在建立高超声速制导控制一体化模型的基础上,揭示了其通过控制弹体坐标系与地面坐标系的牵连加速度来跟踪制导指令的工... 详细信息

针对高超声速飞行器制导和控制系统分离设计方法的不足,提出通过制导控制一体化设计提升其可打击区域的方法。首先,在建立高超声速制导控制一体化模型的基础上,揭示了其通过控制弹体坐标系与地面坐标系的牵连加速度来跟踪制导指令的工作原理。其次,通过典型弹道的数值仿真,对比分析了制导控制一体化设计相较于分离设计的控制信号差异。最后,通过确定制导控制分离设计及一体化设计的高超声速飞行器可打击区域的方式,从大样本仿真角度体现制导控制一体化的优势。结果表明,制导控制一体化设计可以放宽对可用过载的需求且有助于提升高超声飞行器的可打击区域。

关键词：制导控制一体化大样本仿真可打击区域高超声速飞行器过载约束

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考虑自动驾驶仪延迟的非线性最优末制导方法

航空兵器 2024年第4期31卷 64-71页

作者：刘俊彤陈征张泽浙江大学航空航天学院杭州310027 浣江实验室浙江诸暨311800 北京控制与电子技术研究所北京100038

针对过载受限和自动驾驶仪延迟等条件下的非线性最优末制导指令在线生成方法进行研究。首先,基于庞特里亚金极大值原理,建立了目标静止的非线性最优末制导问题的最优性条件,并利用饱和函数将过载约束嵌入最优性条件。其次,应用参数化方... 详细信息

针对过载受限和自动驾驶仪延迟等条件下的非线性最优末制导指令在线生成方法进行研究。首先,基于庞特里亚金极大值原理,建立了目标静止的非线性最优末制导问题的最优性条件,并利用饱和函数将过载约束嵌入最优性条件。其次,应用参数化方法使得通过数值积分即可快速生成满足最优性条件的飞行轨迹数据集。然后,利用该数据集训练神经网络,使其拟合弹-目相对运动状态到最优制导指令的映射关系,实现过载约束下制导指令的毫秒量级在线生成。针对自动驾驶仪的延迟响应,通过微分补偿法估计神经网络下一时刻输出的制导指令以实现快速跟踪。最后,仿真结果表明,本文所提出方法针对静止目标与小机动目标都能够在线生成最优制导指令。

关键词：过载约束自动驾驶仪延迟非线性最优末制导参数化方法神经网络

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高超武器与常规导弹协同攻击策略可行域研究

航空学报 2015年第7期36卷 2291-2300页

作者：赵启伦陈建李清东任章李亮北京航空航天大学飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室上海机电工程研究所

对于高超声速武器与常规导弹协同攻击问题,提出一种同时满足法向过载约束、遭遇时间约束与终端角度约束的协同攻击策略。为提高突防能力,实现战术隐身效果,具有常规气动外型的导弹从目标正面进攻;高超声速导弹利用自身高速和大范围持续... 详细信息

对于高超声速武器与常规导弹协同攻击问题,提出一种同时满足法向过载约束、遭遇时间约束与终端角度约束的协同攻击策略。为提高突防能力,实现战术隐身效果,具有常规气动外型的导弹从目标正面进攻;高超声速导弹利用自身高速和大范围持续高机动能力,绕到雷达视场盲区,从目标两侧进攻;两类导弹的同时命中将对目标形成多对一的打击态势。考虑到实际工程中两类导弹机动能力的限制,推导出了保证协同攻击策略可行的充分条件,得到了协同攻击策略可行域的解析解,并分析了可用过载、飞行速度与攻击阵位对可行域的影响。仿真结果表明,协同攻击策略可以满足给定的多个约束条件,具有良好的可行性。

关键词：高超声速飞行器协同制导过载约束遭遇时间约束终端角度约束可行性分析

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线偏差控制的螺旋机动突防与导引一体化设计

宇航学报 2022年第10期43卷 1333-1344页

作者：赵斌刘天泽西北工业大学精确制导与控制研究所西安710072

导弹机动突防弹道设计与末制导修正能力密切相关,在可用过载与终端角度约束下,提出一种基于线偏差控制的机动突防与导引一体化设计方法。首先,建立了机动突防与导引一体化设计模型;其次,设计了可用过载与终端角度约束的虚拟导引弹道制导... 详细信息

导弹机动突防弹道设计与末制导修正能力密切相关,在可用过载与终端角度约束下,提出一种基于线偏差控制的机动突防与导引一体化设计方法。首先,建立了机动突防与导引一体化设计模型;其次,设计了可用过载与终端角度约束的虚拟导引弹道制导律;再次,提出了一种运动过载约束的螺旋机动线偏差指令信号,并设计了相对机动弹道制导律。基于指令滤波和扩张状态观测器分别解决输入受限和干扰估计问题,并基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统稳定性。不同过载约束下的突防仿真结果表明,所设计的一体化方法能兼顾机动突防与精确打击需求,典型场景下对PAC-3拦截弹的单发突防成功率达到96.2%。

关键词：机动突防线偏差指令滤波器过载约束螺旋机动信号

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基于模型预测静态二阶锥规划的协同末制导

中国惯性技术学报 2022年第1期30卷 121-128页

作者：权申明左坤晁涛杨明哈尔滨工业大学控制与仿真中心哈尔滨150080

针对现有序列二阶锥规划求解协同末制导时速度较慢,难以满足实时性要求的问题,结合模型预测静态规划(MPSP)与二阶锥规划(SOCP),提出一种基于模型预测静态二阶锥规划的协同末制导算法。首先,建立考虑过载约束的飞行器协同末制导模型;然后... 详细信息

针对现有序列二阶锥规划求解协同末制导时速度较慢,难以满足实时性要求的问题,结合模型预测静态规划(MPSP)与二阶锥规划(SOCP),提出一种基于模型预测静态二阶锥规划的协同末制导算法。首先,建立考虑过载约束的飞行器协同末制导模型;然后,在MPSP算法基础上,提出终端时间自由的MPSP算法;进一步将有约束的MPSP问题转化为二阶锥规划问题,可以有效处理过程约束。仿真结果表明,所提出的模型预测静态二阶锥规划能兼备MPSP算法的快速性与SOCP的处理约束与最优性特点,通过减少求解变量个数,求解速度提升40%,易于实现在线快速计算。

关键词：协同末制导模型预测静态规划二阶锥规划过载约束

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一种适用于红外制导弹药的变增益比例导引律

红外与激光工程 2017年第5期46卷 78-85页

作者：臧路尧侯淼王辉王广帅林德福北京理工大学宇航学院中国人民解放军63961部队北京机电工程研究所

针对红外制导弹药在采用具有角度约束制导律时需要剩余飞行时间的问题,提出了一种不需要剩余飞行时间且可实现大落角攻击的变增益比例导引律。利用期望落角固定时中末段导航比与过载及目标视角约束的解析关系,建立导航比计算模型,解算... 详细信息

针对红外制导弹药在采用具有角度约束制导律时需要剩余飞行时间的问题,提出了一种不需要剩余飞行时间且可实现大落角攻击的变增益比例导引律。利用期望落角固定时中末段导航比与过载及目标视角约束的解析关系,建立导航比计算模型,解算出中、末段导航比及切换点位置;随后,对比研究了变增益比例导引律与弹道成型制导律的性能,并对其工程应用进行了分析研究。结果表明:变增益比例导引律在实现落角及位置约束的同时能满足视场角及过载约束,且相比于弹道成型制导律,其硬件资源需求更少。

关键词：落角约束视场角约束过载约束变增益比例导引