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基于自适应动态规划的导弹制导律研究综述

自动化学报 2017年第7期43卷 1101-1113页

作者：孙景亮刘春生南京航空航天大学自动化学院南京211106

自适应动态规划(Adaptive dynamic programming,ADP)作为最优控制领域的近似优化方法,是求解复杂非线性系统最优控制问题的有力工具.近年来,已成为控制理论与计算智能领域的研究热点.本文着重介绍ADP算法的理论研究进展及其在航空航天... 详细信息

自适应动态规划(Adaptive dynamic programming,ADP)作为最优控制领域的近似优化方法,是求解复杂非线性系统最优控制问题的有力工具.近年来,已成为控制理论与计算智能领域的研究热点.本文着重介绍ADP算法的理论研究进展及其在航空航天领域的应用.分析了几种典型的制导律优化设计方法,以及ADP方法在导弹制导律设计中的应用现状和前景.

关键词：自适应动态规划最优控制导弹制导律

基于反演滑模和扩张观测器的带角度约束制导律设计

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系统工程与电子技术 2017年第6期39卷 1311-1316页

作者：张小件刘明雍李洋西北工业大学航海学院陕西西安710072

针对水下动能武器末制导段攻击机动目标,为获得最佳的毁伤效果,结合反演滑模控制方法与线性扩张状态观测器理论,设计了一种带角度约束的非线性制导律。通过对攻击角度的分析,设计了非线性滑模面,并根据滑模面可达条件,将制导律分为两部... 详细信息

针对水下动能武器末制导段攻击机动目标,为获得最佳的毁伤效果,结合反演滑模控制方法与线性扩张状态观测器理论,设计了一种带角度约束的非线性制导律。通过对攻击角度的分析,设计了非线性滑模面,并根据滑模面可达条件,将制导律分为两部分设计,既满足了系统能够到达滑模面,又保持了系统状态在滑模面上运动。通过反演变结构获得的制导律,既保证了系统稳定,又具有了滑模控制理论所具有的鲁棒性。考虑到目标机动,将目标机动作为未知扰动,并对该扰动采用线性扩张状态观测器进行估计。该制导律作用下,视线角变化率收敛到零,攻击角度收敛到期望值,实现攻击角度约束。理论证实了制导系统的稳定性,仿真验证了本文所设计制导律的有效性。

关键词：制导律反演滑模角度约束扩张观测器

考虑发动机推力受限和动特性的有限时间收敛制导律

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系统工程与电子技术 2017年第9期39卷 2068-2074页

作者：段美君周荻哈尔滨工业大学控制科学与工程系黑龙江哈尔滨150001

针对发动机推力受限和动态延迟的制导问题,设计了一种具有鲁棒性的非奇异滑模制导律,并证明了有限时间收敛条件。首先,基于平面弹-目相对运动学关系,建立了考虑发动机一阶动态延迟的弹-目相对运动数学模型。其次,基于有限时间理论,证明... 详细信息

针对发动机推力受限和动态延迟的制导问题,设计了一种具有鲁棒性的非奇异滑模制导律,并证明了有限时间收敛条件。首先,基于平面弹-目相对运动学关系,建立了考虑发动机一阶动态延迟的弹-目相对运动数学模型。其次,基于有限时间理论,证明了推力受限下制导律有限时间收敛条件及其性质;并推广到动态延迟情况下,设计了非奇异滑模制导律;最后,用边界层函数代替符号函数去除抖振。仿真结果表明了制导律具有更高的制导精度并对高速目标机动具有鲁棒性,验证了有限时间收敛条件和性质。

关键词：制导律有限时间控制推力受限发动机动态非奇异终端滑模

带末端碰撞角约束的三维联合偏置比例制导律设计

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航空学报 2014年第7期35卷 1999-2010页

作者：闫梁赵继广沈怀荣李辕装备学院航天装备系北京101416 装备学院科研部北京101416

可拦截高/低速目标并带有末端碰撞角约束的制导律设计是研究难点,为此,设计一种三维联合偏置比例制导(UBPN)律。该制导律采用时变偏置角速率和时变比例系数,结合顺轨、逆轨拦截模式的优点,使用负比例系数拦截高速目标(顺轨模式),使用正... 详细信息

可拦截高/低速目标并带有末端碰撞角约束的制导律设计是研究难点,为此,设计一种三维联合偏置比例制导(UBPN)律。该制导律采用时变偏置角速率和时变比例系数,结合顺轨、逆轨拦截模式的优点,使用负比例系数拦截高速目标(顺轨模式),使用正比例系数拦截低速目标(逆轨模式)。给出偏置角速率的解析形式及时变比例系数的奇点解决方法,及二维约束碰撞角到三维约束碰撞角的具体实现过程。与比例制导律、负比例制导律、偏置比例制导律进行了对比验证,结果表明脱靶量、碰撞角误差均满足制导精度要求。

关键词：导弹目标跟踪制导律联合偏置比例制导比例导引偏置比例导引碰撞角高速目标

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拦截高速机动目标的最优制导律

国防科技大学学报 2018年第1期40卷 176-182页

作者：敦晓彪李君龙蔡婧竹北京电子工程总体研究所北京100854 中国航天科工二院北京100854 中国工程物理研究院北京100094

对于远距离拦截高速、大机动目标,不仅拦截弧段长,拦截飞行时间也更久。拦截弹在飞行过程中的能量管理与优化问题,也是在拦截制导律设计时必须要考虑的问题。将非线性弹目运动关系降阶简化后,运用最优控制理论,将能量管理纳入考虑中,得... 详细信息

对于远距离拦截高速、大机动目标,不仅拦截弧段长,拦截飞行时间也更久。拦截弹在飞行过程中的能量管理与优化问题,也是在拦截制导律设计时必须要考虑的问题。将非线性弹目运动关系降阶简化后,运用最优控制理论,将能量管理纳入考虑中,得出针对高速、机动目标的最优制导律,且可以满足终端碰撞角约束。通过引入分段线性和指数两种形式的阻尼,使得导弹在拦截高速高加速目标时,对目标机动的敏感度随弹目距离变化,从而达到能量管理的目的。通过二维非线性仿真验证了制导律的性能。

关键词：制导律最优控制碰撞约束高速高加速

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一种分布式多无人机协同定距盘旋跟踪制导律

兵工学报 2019年第10期40卷 2060-2069页

作者：冯运铎吴炎烜曹昊哲北京理工大学机电学院

多无人机协同跟踪运动目标既可以全方位探测目标信息,又可以应对外界视线干扰,降低丢失目标的概率,因而具有重要研究意义。基于Unicycle模型提出了一种仅需目标和邻近无人机信息的分布式协同定距跟踪制导律,解决了传统Leader-Follower... 详细信息

多无人机协同跟踪运动目标既可以全方位探测目标信息,又可以应对外界视线干扰,降低丢失目标的概率,因而具有重要研究意义。基于Unicycle模型提出了一种仅需目标和邻近无人机信息的分布式协同定距跟踪制导律,解决了传统Leader-Follower方法中编队过于依赖Leader的问题,提高了编队网络的鲁棒性。针对静止目标设计了基于相对距离与视线角的分布式多无人机协同制导律,并证明了系统稳定性;该制导律推广至对匀速及变速目标的跟踪制导;利用飞行控制器、模拟飞行软件X-Plane和仿真软件MATLAB/Simulink对上述静止、匀速和变速3种运动模式的目标分别进行协同跟踪半实物仿真,结果验证了所提制导律的有效性。

关键词：无人机分布式编队协同跟踪定距盘旋制导律稳定性

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主动防御非奇异终端滑模协同制导律

兵工学报 2015年第3期36卷 475-483页

作者：邹昕光周荻杜润乐刘佳琪哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 试验物理与计算数学国家级重点实验室北京100076

由于在大气层外突防的弹道导弹机动能力很小易被导弹防御系统拦截,因此研究提高突防概率的有效手段具有重要的实用价值。提出基于主动防御方式的分阶段非奇异终端滑模协同制导律,防御导弹的制导过程分为阶段1和阶段2两个阶段。阶段1设... 详细信息

由于在大气层外突防的弹道导弹机动能力很小易被导弹防御系统拦截,因此研究提高突防概率的有效手段具有重要的实用价值。提出基于主动防御方式的分阶段非奇异终端滑模协同制导律,防御导弹的制导过程分为阶段1和阶段2两个阶段。阶段1设计基于视线三角制导策略的制导律,防御导弹将自身控制在目标和拦截导弹的视线上,能有效降低防御导弹需用过载,对相对运动模型进行近似,带来的误差比较小;阶段2设计零化视线转率策略的制导律,使用更加精确的相对运动模型,避免了阶段1近似建模在制导后期带来的较大误差。仿真计算结果验证了该制导律的有效性。

关键词：控制科学与技术制导律有限时间收敛非奇异终端滑模控制脉冲宽度调制

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基于滚动随机预测控制的逼近制导律设计

弹道学报 2012年第2期24卷 15-19页

作者：李锐方洋旺轩永波王勇张平空军工程大学工程学院西安710038

针对具有有界干扰的随机离散系统,通过构造闭合随机预测代价函数,利用随机极小值原理,推导了一种迭代形式的有限时域滚动反馈预测控制律,通过连续逼近方法给出了连续形式预测控制律算法,将该连续形式的预测控制算法应用于导弹制导律设计... 详细信息

针对具有有界干扰的随机离散系统,通过构造闭合随机预测代价函数,利用随机极小值原理,推导了一种迭代形式的有限时域滚动反馈预测控制律,通过连续逼近方法给出了连续形式预测控制律算法,将该连续形式的预测控制算法应用于导弹制导律设计中,为了避免边值及计算量问题,推导了一种逼近预测制导律.仿真结果表明,该制导律具有弹道预测的特点,与比例导引律及增广比例导引律相比较,弹道终段过载较小.

关键词：滚动随机预测控制极值原理连续逼近制导律

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基于红外/毫米波复合制导律设计

宇航学报 2011年第5期32卷 1035-1038页

作者：杨宇彬汤国建郭建国包为民周军国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073 四川航天技术研究院总体部成都610100 西北工业大学精确制导与控制研究所西安710072 中国航天科技集团北京100830

基于红外/毫米波复合导引系统,针对空地导弹攻击地面目标问题,提出了一种新的具有强鲁棒性的非线性末制导律。基于弹目相对运动学的非线性关系,以相对距离作为状态,同时将目标机动作为系统有界扰动,建立了弹目相对运动的数学模型。基于... 详细信息

基于红外/毫米波复合导引系统,针对空地导弹攻击地面目标问题,提出了一种新的具有强鲁棒性的非线性末制导律。基于弹目相对运动学的非线性关系,以相对距离作为状态,同时将目标机动作为系统有界扰动,建立了弹目相对运动的数学模型。基于红外和毫米波复合导引系统获得的测量信息,采用滑动模态控制方法,以优化制导精度为目标,设计了一种自适应非线性变结构控制律。该方法利用Lyapunov稳定理论严格证明了制导闭环系统的全局渐近稳定性。数字仿真表明,这种制导律对地面运动目标具有很强的鲁棒性和适应性,并能获得良好的制导精度。

关键词：制导律滑动模态 Lyapunov方法稳定性