基于动压约束的高超声速飞行器机动突防制导策略

针对高超声速飞行器临近空间机动突防问题,提出一种基于最低动压约束的高超声速飞行器临近空间大空域机动策略.对基于模型预测静态规划(MPSP)制导方法进行改进,末端时刻输出量考虑末端时刻时间偏差影响,性能指标函数考虑控制量输入约束影响,推导得到带多个航路点约束的扩展MPSP制导方法.根据战场态势对航路点处的动压进行约束,调...     

带有末端角度和轨迹路径点约束的MPSC制导律设计

针对多约束制导问题,给出了一种同时满足末端角度约束和飞行轨迹路径点约束的模型预测扩展控制制导方法,该制导方法通过满足飞行轨迹路径点约束实现灵活调节飞行轨迹,可以大大缩短目标防御反应时间。模型预测扩展控制制导方法是基于非线性最优控制理论,给出了控制量表达式以二次形式近似时制导律的设计过程。模型预测扩展控制制导方法只能对末端时刻输出量进行约束,通过对该制导方法进行扩展,使其还可以满足飞行轨迹路径点约束。仿真结果表明,考虑飞行轨迹路径点约束时,导弹经过设定的路径点并以给定的弹道倾角命中目标。     

一种带有末端弹体姿态角约束的非线性制导律

针对带有末端多约束的三维非线性制导问题,设计了一种通用模型预测静态规划制导算法。该制导算法通过向后迭代求解权矩阵微分方程对控制量进行更新,将动态优化问题转化为静态优化问题,计算效率得以提高。阐述了通用模型预测静态规划制导算法的基本原理,详细给出了基于通用模型预测静态规划算法的制导律设计过程。所设计的制导律满足末端法向加速度约束,因此,间接满足末端弹体姿态角约束。仿真时考虑目标的机动方式和落角约束,仿真结果表明,末端位移偏差小于0.5 m,末端落角可控制在0.01°范围内,末端法向加速度小于0.01 m/s2,该制导律能够很好地满足末端位移、落角和法向加速度约束。     

基于模型预测静态二阶锥规划的协同末制导

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...     

考虑防御系统延迟使其预测误差最大的突防弹道设计

对中段多脉冲机动突防弹道的设计问题进行了研究。采用的原理与方法有别于成熟的航天器多脉冲变轨,而是基于路径规划的思想对弹道设计问题简化。考虑敌方防御系统延迟,改进多脉冲点火模型,并基于变射面的思想对关机点参数进行了设计及优化。然后,从使敌方预测误差最大的角度提出评价函数,并利用遗传算法进行优化。最后,给出了一种同时满足导弹机动突防与打击精度要求的多脉冲弹道设计方法。从模型的可行性,方法的有效性、灵活性、迭代效率及精度等方面进行了仿真验证分析。在PC机仿真中,20 s内就设计出一条保证打击精度的中段突防弹道。结果表明,建立的模型是可行的,提出的突防弹道设计方法是快速有效的。     

基于蒙特卡罗法的弹道导弹落点密集度验前估计

为获得弹道导弹落点密集度的验前估计,应用蒙特卡罗法设计了一种基于制导工具误差的模拟打靶试验统计方法。建立了由制导工具误差到导弹飞行主动段终点偏差的误差传递方程,推导出18项参数的环境函数矩阵,然后利用椭圆弹道理论将主动段终点偏差折算落点偏差,完成了由靶场验前测试数据到落点密集度的统计试验估计模型。实现了伪随机数的产生和抽样,并对其进行了参数检验、均匀性检验和随机性检验。利用某型弹道导弹靶场单元测试数据进行模拟打靶试验,统计试验结果得到落点CEP和密集度的估计值和置信区间。飞行试验结果证实了该方法的可行性。     

基于混合优化的运载器大气层内闭环制导方法

针对运载器大气层内最优闭环制导问题,研究了一种将求解最优控制问题的间接法与直接法相结合求解最优上升轨迹的轨迹在线规划与闭环制导方法。该方法采用高斯伪谱法求解基于间接法推导的最优上升轨迹两点边值问题,能以较少的离散节点获得较高的求解精度,并具有较高的求解效率。为了进一步保证制导的实时性与飞行安全要求,提出了轨迹在线规划与闭环制导策略。最优上升轨迹求解结果表明,在同等的求解精度条件下,混合优化算法的离散节点个数仅为间接法的25%~40%,计算效率提高了50倍左右。建立导航模型进行闭环制导蒙特卡洛打靶仿真,制导算法满足实时性与过程约束要求,关机点高度、速度、弹道倾角及轨道倾角的最大偏差分别为-8.93 m、-3.35 m/s、0.015°、0.0018°,算法具有较高的制导精度。     

一种基于主从模式的无动力飞行器协同制导方法

针对具有机械能单调递减特性的无动力飞行器协同制导问题，提出一种基于主从模式的无动力飞行器协同制导方法。在满足协同判定条件后，主飞行器按协同构型要求根据集群初始位置和目标航路点计算集群中各飞行器初始及终端控制点坐标，各飞行器根据控制点坐标规划纵向平面航程-高程、侧向平面航程-地心距参考轨迹并跟踪；在集群飞行过程中，主飞行器根据各飞行器相对构型预期位置的航程和速度偏差进行侧向能量管理控制，各飞行器按照设计能量管理曲线进行减速以保持构型。经仿真验证，协同构型相对距离偏差可控制在42.1 m(3σ)以内，具有一定的工程应用价值。     

单足机器人周期跳跃控制的虚拟约束方法

 研究单足机器人周期跳跃控制问题．弹簧支撑倒立摆模型可以比较准确地描述动物的跳跃行为,但无控制的自然跳跃抗干扰能力较差,一般采用轨迹跟踪控制方法实现单足机器人周期跳跃．当系统存在比较大的误差时,传统的时间轨迹跟踪控制方法存在明显的不足．引入虚拟约束技术,采用基于空间路径跟踪的控制方法可以克服时间轨迹跟踪的不足．采用点足机器人模型,并通过控制腿伸缩的方式为系统提供动力,将跳跃过程分为地面摆动和腾空飞行两个阶段,并通过起飞和着陆两个事件完成两个阶段之间的转换,整个系统模型属于欠驱动非光滑动力学系统．根据简化的动力学方程获得系统的虚拟约束解析表达式,并采用部分反馈线性化方法结合PD 控制设计系统的控制律．分析了系统的混合零动力学方程,并证明了闭环系统的临界稳定性．仿真结果表明,提出的控制方法可以实现单足机器人的周期跳跃控制,并且对外部干扰具有较强的鲁棒性．     

面向突防的多导弹协同弹道规划方法

针对目前多弹协同研究中长距离、宽速域、大空域协同弹道规划研究匮乏这一问题,同时考虑通过弹道设计降低飞行过程中雷达探测概率的实际需求,提出了一种面向突防的多导弹攻击时间/攻击角度协同的弹道规划方法。根据雷达方程,建立了威胁量化模型;针对多导弹攻击时间/攻击角度协同作战需求,给出了实现攻击时间/攻击角度协同的方法;设计了协同弹道规划求解框架,将上述协同攻击问题转化为非线性规划问题,基于hp-自适应Radau伪谱法进行求解得到了满足攻击时间/攻击角度协同的弹道,并对两种典型案例进行了仿真验证。同地先后发射和不同地同时发射情况下,均得到了满足攻击时间/攻击角度协同的弹道。仿真结果表明,该方法能够满足雷达探测威胁最小条件下,多导弹以协同攻击时间/攻击角度对目标实施打击。