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基于模仿学习的机动目标拦截强化学习制导律

北京航空航天大学学报 2025年

作者：任乐亮鲜勇刘振宇张大巧李冰李少朋火箭军工程大学导弹工程学院跨域飞行交叉技术实验室火箭军工程大学作战保障学院清华大学自动化系

机动突防技术的发展对拦截制导律性能提出了更高的要求。为提高机动目标拦截概率、降低能量消耗、提升算法鲁棒性，提出了“基于模仿学习末制导律模型→基于强化学习的末制导律进化模型”的梯次智能制导框架。以拦截碰撞三角为基础，建... 详细信息

机动突防技术的发展对拦截制导律性能提出了更高的要求。为提高机动目标拦截概率、降低能量消耗、提升算法鲁棒性，提出了“基于模仿学习末制导律模型→基于强化学习的末制导律进化模型”的梯次智能制导框架。以拦截碰撞三角为基础，建立机动目标和拦截器三维不确定对抗模型；采用模仿学习方法挖掘比例导引规律，为后续强化学习制导律学习提供良好的初始策略；建立了马尔可夫决策模型，并设置包含能量消耗的过程奖励和包含“过渡段”的“软”终端奖励模型，利用近端策略优化算法充分探索高性能拦截策略。蒙特卡罗仿真结果表明：新型制导律鲁棒性好、稳定性高，实现了比传统制导算法更高的拦截概率和更低的能量消耗，且单次决策耗时仅0.32 ms，具有一定的工程应用价值。

关键词：模仿学习深度强化学习拦截机动目标近端策略优化碰撞三角

高压大容量介电储能脉冲电容器电热耦合仿真分析与原位测试

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电工技术学报 2025年第1期40卷 217-225页

作者：朱博峰张晓张冠祥王鑫鲁军勇海军工程大学电磁能技术全国重点实验室武汉430033

连发温升是导致电磁发射用脉冲电容器储能特性劣化甚至失效的重要因素,以往的薄膜电容器温度分布研究方法和结论缺乏对于极端应用工况等效性和测量结果进行全面、准确及实时性的考量。该文结合理论分析、有限元仿真以及原位测试等手段... 详细信息

连发温升是导致电磁发射用脉冲电容器储能特性劣化甚至失效的重要因素,以往的薄膜电容器温度分布研究方法和结论缺乏对于极端应用工况等效性和测量结果进行全面、准确及实时性的考量。该文结合理论分析、有限元仿真以及原位测试等手段系统地研究了一种高压大容量脉冲电容器在连续浪涌电流冲击工况下的内部温升问题。研究结果表明,在完成连续的50次脉冲放电后,仅由电容器内部电流焦耳热和自愈生热导致的温升约为0.7~0.9℃,但在并联汇流排热传导的作用下,电容器单体端部温升最高可达21℃,可见影响脉冲电容器内部芯子最大温升和应用安全的主要因素是芯子外部的热传导。该文的研究方法和结论对于改进电磁发射用脉冲电容器散热工艺,进而提高其在极端应用工况下的工作可靠性具有积极意义和参考价值。

关键词：介电储能脉冲电容器电热耦合原位测试

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NEPE固体推进剂的低频疲劳特性

国防科技大学学报 2025年第1期47卷 31-41页

作者：张文沁张大鹏雷勇军申志彬吴凡几国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室湖南长沙410073 火箭军工程大学陕西西安710025

为研究低频疲劳加载下硝酸酯增塑聚醚(nitrate ester plasticized polyether, NEPE)固体推进剂的损伤演化过程,获得疲劳加载历史对NEPE固体推进剂拉伸力学性能的影响规律,基于电子万能试验机开展了NEPE固体推进剂低频疲劳试验和定应变... 详细信息

为研究低频疲劳加载下硝酸酯增塑聚醚(nitrate ester plasticized polyether, NEPE)固体推进剂的损伤演化过程,获得疲劳加载历史对NEPE固体推进剂拉伸力学性能的影响规律,基于电子万能试验机开展了NEPE固体推进剂低频疲劳试验和定应变率单轴拉伸试验,并结合疲劳加载后试件的细观形貌图与试验曲线,进一步分析微细观结构损伤对NEPE固体推进剂宏观力学行为的作用机理。结果表明,低频疲劳载荷会使NEPE固体推进剂基体出现微裂纹,使其基体/颗粒界面出现空穴,进而产生不可忽视的应力软化行为与残余应变;疲劳加载过程中及疲劳加载后,NEPE固体推进剂宏观力学性能的衰减均与最大加载应变呈指数函数关系;低频疲劳载荷所造成的部分微观损伤可恢复,其余疲劳损伤能提升分子链取向重排能力,使材料出现疲劳强化现象。

关键词： NEPE推进剂低频疲劳试验疲劳损伤演化微细观损伤

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考虑探测效能的有限时间协同制导方法

兵工学报 2019年第9期40卷 1849-1859页

作者：张帅郭杨王仕成王少博火箭军工程大学精确制导与仿真实验室

针对多飞行器协同拦截机动目标问题,基于有限时间控制理论设计了一种考虑探测几何构形的协同制导方法。假设飞行器具有1阶动力学特性,根据质点相对运动方程和协同探测原理建立了考虑探测几何构形的协同拦截模型。基于微分不等式理论给... 详细信息

针对多飞行器协同拦截机动目标问题,基于有限时间控制理论设计了一种考虑探测几何构形的协同制导方法。假设飞行器具有1阶动力学特性,根据质点相对运动方程和协同探测原理建立了考虑探测几何构形的协同拦截模型。基于微分不等式理论给出系统状态有限时间有界和输入输出有限时间稳定的充分条件,并在此基础上设计了有限时间协同制导方法。该方法用度量矩阵刻画系统状态和输出动态品质,能够同时保证制导系统状态和输出在有限时间内有界和稳定。仿真结果表明:在目标进行不同程度机动情况下,所提制导方法均能够保证视线分离角收敛到预置角度、视线角速率收敛到0rad/s且加速度不超过最大物理限制;与比例导引与最优制导方法相比,有限时间协同制导方法在探测和制导环节均具有较大优势。

关键词：飞行器协同探测协同制导有限时间视线角

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空化水射流研究方法综述

水利水电科技进展 2025年第1期45卷 18-25页

作者：高元刘博赵蒙张有智慕晓刚王煊军中国人民解放军火箭军工程大学智剑实验室陕西西安710025

鉴于空化水射流技术的重要性,对空化水射流的产生和作用机理进行了分析,并从空化水射流的流场观测分析、冲蚀作用测量、数值计算仿真三个方面对近年来空化水射流技术研究过程中采用的试验和数值计算研究方法进行了综述,归纳研究热点为... 详细信息

鉴于空化水射流技术的重要性,对空化水射流的产生和作用机理进行了分析,并从空化水射流的流场观测分析、冲蚀作用测量、数值计算仿真三个方面对近年来空化水射流技术研究过程中采用的试验和数值计算研究方法进行了综述,归纳研究热点为设计喷嘴结构、拓展观测和测量实验方法、优化数值计算方法,并从提高空化水射流观察和测量能力和运用人工智能技术优化数值计算方法等方面提出展望,为空化水射流技术的研究和应用提供参考。

关键词：空化水射流喷嘴高速摄影湍流冲蚀

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半主动激光制导武器系统的高重频干扰有效概率研究

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红外与激光工程 2019年第10期48卷 67-73页

作者：邱雄刘志国王仕成火箭军工程大学精确制导与仿真实验室

导引头波门内,制导信号能否进入以及高重频干扰是否超前均是概率问题,文中采用概率分析的方法,讨论了制导激光进入波门内的概率(制导概率)和高重频激光第一个脉冲超前制导激光的概率(超前概率)。通过研究制导概率与激光器出光时间标准差... 详细信息

导引头波门内,制导信号能否进入以及高重频干扰是否超前均是概率问题,文中采用概率分析的方法,讨论了制导激光进入波门内的概率(制导概率)和高重频激光第一个脉冲超前制导激光的概率(超前概率)。通过研究制导概率与激光器出光时间标准差(激光时序标准差)的关系和制导概率与波门宽度的关系,得出了当波门宽度为激光时序标准差的6.18倍时,可认为制导激光完全进入波门内。基于制导概率研究超前概率得出了:超前概率与波门内高重频脉冲数的关系;不同高重频激光频率下超前概率与波门宽度的关系;当波门内出现4个高重频脉冲数时,超前概率为98.21%。所以从激光制导讲,可根据激光时序标准差选取导引头波门宽度,实现精确制导;从高重频干扰效果讲,可根据导引头波门宽度确定高重频干扰频率,从而达到有效干扰。

关键词：高重频干扰制导概率超前概率波门宽度

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激光导引头角跟踪误差对激光精确制导的影响

西安交通大学学报 2020年第5期54卷 124-132页

作者：邱雄刘志国王仕成火箭军工程大学精确制导与仿真实验室西安710025

为了使激光导引头能以较高的概率探测到制导激光且以较高的跟踪精度跟踪目标,评估了在制导过程中激光导引头对目标的视线角跟踪精度。在四象限探测器接收的光斑信号服从高斯分布的条件下,建立了光斑中心与偏差分量的关系,通过仿真验证... 详细信息

为了使激光导引头能以较高的概率探测到制导激光且以较高的跟踪精度跟踪目标,评估了在制导过程中激光导引头对目标的视线角跟踪精度。在四象限探测器接收的光斑信号服从高斯分布的条件下,建立了光斑中心与偏差分量的关系,通过仿真验证了其正确性。将该关系作为试验标定拟合的关系,建立了光束偏转角关系。由于噪声干扰电流具有随机性,对光束偏转角在(0,0)处进行了二元泰勒展开,并得出了角跟踪误差的近似表达式,以角跟踪误差标准差作为激光导引头视线角跟踪精度的评价标准,结合制导激光在大气传输中的能量衰减,得出了角跟踪误差标准差与目标指示器参数、激光导引头参数以及作用距离的关系,研究了不同参数对角跟踪误差标准差的影响。结果表明:当信噪比一定时,角跟踪误差标准差随着光斑半径减小而减小,可通过调节光敏面的安装位置减小光斑半径,从而提高激光导引头的角跟踪精度;当光斑半径为1 mm、噪声干扰电流标准差为0.2μA时,若目标指示器单脉冲能量为150 mJ,则激光导引头对8 km处目标的角跟踪误差标准差为0.9737×10^-3 rad;角跟踪误差标准差随着单脉冲能量的增大而减小,可通过提高目标指示器单脉冲能量从而提高激光导引头在特定作用距离处对目标的角跟踪精度。

关键词：激光导引头角跟踪误差目标指示器单脉冲能量四象限探测器

固体发动机药柱加压固化残余应力应变产生与释放机理解析

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航空学报 2025年

作者：魏嘉于宝石张大鹏申志彬雷勇军国防科技大学空天科学学院空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室火箭军工程大学

为探究加压固化工艺下固体发动机药柱固化残余应力应变的产生与释放机理，基于黏弹性理论、有限差分法和增量法，建立了考虑固化降温过程中热-化-力多物理场耦合的理论模型，揭示了药柱固化残余应力应变的组成、分布和演化规律，获得了... 详细信息

为探究加压固化工艺下固体发动机药柱固化残余应力应变的产生与释放机理，基于黏弹性理论、有限差分法和增量法，建立了考虑固化降温过程中热-化-力多物理场耦合的理论模型，揭示了药柱固化残余应力应变的组成、分布和演化规律，获得了药柱温度、固化度与固化残余应力应变之间的映射关系，并进一步优化了药柱固化残余应力应变的释放路径。结果表明，药柱固化残余应力应变主要由固化阶段热膨胀和固化收缩以及降温阶段冷却收缩三部分累积造成，其分别引起的固化残余应力占比约为5%、12%和83%，固化残余应变占比约为-1%、24%和77%。降温阶段随着药柱内部温度降低，固化残余应力应变线性增大。采用理论模型计算得到了加压固化工艺的最佳压力载荷，其与壳体环向弹性模量呈线性关系。相较于常规加压固化工艺，基于固化响应组成和演化规律优化的工艺路径，可以使固化降温过程中的最大固化残余应力应变平均降低65.5%左右。

关键词：加压固化固体发动机热-化-力耦合固化残余应力应变产生与释放机理

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带有引诱角色的有限时间协同制导方法

宇航学报 2018年第3期29卷 308-317页

作者：张帅郭杨王仕成火箭军工程大学精确制导与仿真实验室西安710025

为实现高价值飞行器的有效突防,采用突防飞行器携带一枚防御器的协同突防方案,在突防器作为引诱角色的情况下,基于有限时间控制理论提出了一种带有拦截角约束的协同制导方法。基于飞行器相对运动学方程和一阶动力学特性,建立了带有拦截... 详细信息

为实现高价值飞行器的有效突防,采用突防飞行器携带一枚防御器的协同突防方案,在突防器作为引诱角色的情况下,基于有限时间控制理论提出了一种带有拦截角约束的协同制导方法。基于飞行器相对运动学方程和一阶动力学特性,建立了带有拦截角约束的协同反拦截模型;用度量矩阵刻画系统有限时间输入输出动态品质,基于微分线性矩阵不等式给出了有限时间状态反馈控制器设计方法。数学仿真表明,该方法能够确保防御器在有限时间内以预置的拦截角有效拦截对方拦截器;在突防器进行引诱配合的情况下,协同突防方案能够大幅节省防御器需用加速度,验证了协同制导方法的有效性;同时,所提制导方法在不同拦截角度和初始发射条件下都能达到较好的控制效果,表现出较强的鲁棒性。

关键词：协同制导引诱角色有限时间输入输出稳定拦截角