高超声速飞行器再入滑翔段在线制导

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作者 魏昊 蔡光斌 +3 位作者 凡永华 徐慧 王晶 周卓成 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第1期183-192,共10页

针对高超声速飞行器再入滑翔段制导问题,提出一种基于粒子群优化-鲸鱼算法的在线制导策略。考虑其约束模型与交班条件,建立了过程约束与终端约束模型。为缩短轨迹生成时间,减少算法计算量,设计了一种能自动满足终端高度、路径角、航程... 针对高超声速飞行器再入滑翔段制导问题,提出一种基于粒子群优化-鲸鱼算法的在线制导策略。考虑其约束模型与交班条件,建立了过程约束与终端约束模型。为缩短轨迹生成时间,减少算法计算量,设计了一种能自动满足终端高度、路径角、航程约束的高度-剩余航程飞行剖面。基于阻力系数为常值的前提下,推导了满足航程约束的速度数值解。利用上述模型,设计了一种三参数寻优模型,实现对终端条件的控制。为优化过程约束,提出结合鲸鱼算法和粒子群优化算法的改进鲸鱼算法,克服了粒子群算法易早熟收敛的缺点,提高了求解效率,满足了飞行过程中热流率最小的目标。而后通过将航迹分段的方法,提出一种基于中间点的在线制导方法,对纵向剖面进行在线更新,从而满足终端约束。仿真结果表明,所提方法能高效率的求解最优飞行轨迹。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 再入滑翔段 在线制导 改进的鲸鱼算法 轨迹优化

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拦截临近空间滑翔目标的衰减记忆滤波中制导方法 被引量：4

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作者 凡永华 皇甫逸伦 +2 位作者 郭晓雯 李辰璐 李国飞 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2742-2752,共11页

针对临近空间高超声速滑翔目标的拦截问题,提出了基于衰减记忆滤波算法的滑模中制导律。基于当前统计模型衰减记忆EKF(Extended Kalman Filte)算法获取精确的高超声速目标运动参量;基于滤波信息和滑模控制理论,设计了随目标机动规律在... 针对临近空间高超声速滑翔目标的拦截问题,提出了基于衰减记忆滤波算法的滑模中制导律。基于当前统计模型衰减记忆EKF(Extended Kalman Filte)算法获取精确的高超声速目标运动参量;基于滤波信息和滑模控制理论,设计了随目标机动规律在线调节拦截弹道的滑模中制导律。仿真结果表明,该衰减记忆滤波算法可以对滑翔目标进行有效跟踪且滤波精度较高;针对滑翔目标的多种机动模式,所设计的中制导律可以实现在稳定跟踪目标的同时避免始终紧随目标机动,降低过载需求。所提出方法具有良好的制导性能和较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 衰减记忆滤波 中制导 临近空间 高超声速滑翔目标

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高空飞艇高度控制系统设计及仿真 被引量：5

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作者 凡永华 于云峰 闫杰 《科学技术与工程》 2011年第24期5957-5961,共5页

高空飞艇在上升和下降阶段时单独的空气舵控制或副气囊充放气操纵都难以实现飞艇的快速爬升和悬停的要求。针对高空飞艇纵的控制操纵特点,提出了采用副气囊充放气和空气舵组合控制的高空飞艇高度控制方案。当高度存在大误差时,采用副气... 高空飞艇在上升和下降阶段时单独的空气舵控制或副气囊充放气操纵都难以实现飞艇的快速爬升和悬停的要求。针对高空飞艇纵的控制操纵特点,提出了采用副气囊充放气和空气舵组合控制的高空飞艇高度控制方案。当高度存在大误差时,采用副气囊和空气舵组合控制改变飞艇的姿态实现快速爬升或下降;当接近悬停高度时,主要采用副气囊充放气进行高度调整,从而实现高度的大范围控制。首先完成了采用组合控制的高空飞艇动力学建模;然后,基于最优控制对高空飞艇纵向高度控制系统进行了设计;最后给出了高空飞艇高度控制系统的仿真验证。结果表明所提出的高空飞艇组合控制方案是可行的。 展开更多

关键词 高空飞艇 组合控制 高度控制 最优控制 副气囊操纵

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地地导弹瞄准系统的模糊-PI复合控制器设计 被引量：1

4

作者 凡永华 孟利军 +1 位作者 李鑫 杨军 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2007年第2期57-58,61,共3页

文中针对地地导弹半自动化瞄准系统,瞄准时间长、精度不高的缺陷,提出一种模糊-PI复合控制器设计方法,该方法在瞄准误差较大时采用模糊控制方法以实现对瞄准误差的快速跟踪;瞄准误差较小时,采用PI控制以消除稳态误差。最后,通过仿真验... 文中针对地地导弹半自动化瞄准系统,瞄准时间长、精度不高的缺陷,提出一种模糊-PI复合控制器设计方法,该方法在瞄准误差较大时采用模糊控制方法以实现对瞄准误差的快速跟踪;瞄准误差较小时,采用PI控制以消除稳态误差。最后,通过仿真验证了所设计的控制器可以大大缩短瞄准时间,而且具有很高的瞄准精度,具有较好的工程参考价值。 展开更多

关键词 地地导弹 瞄准系统 模糊-PI复合控制 仿真分析

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平滑滑动模控制在导弹自动驾驶仪设计中的应用 被引量：1

5

作者 凡永华 杨军 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2004年第4期4-7,共4页

提出了一种平滑滑动模控制设计方法,该方法用滑动模跟踪外环动态误差,并在外环滑动模表面给出一个能够被内环跟踪的连续可微的虚控制信号。当外环存在滑动模态时,误差信号将按幂次趋近律收敛至零。该方法对未建模态噪声和干扰具有较强... 提出了一种平滑滑动模控制设计方法,该方法用滑动模跟踪外环动态误差,并在外环滑动模表面给出一个能够被内环跟踪的连续可微的虚控制信号。当外环存在滑动模态时,误差信号将按幂次趋近律收敛至零。该方法对未建模态噪声和干扰具有较强的鲁棒性。将提出的控制方法应用到一个导弹自动驾驶仪设计实例,最后通过仿真验证了该方法的正确性。 展开更多

关键词 平滑滑动模控制 多环跟踪系统 导弹 自动驾驶仪 控制方法

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气动力/直接力复合舵系统神经网络参考模型设计 被引量：1

6

作者 凡永华 杨军 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2008年第10期85-87,共3页

提出了一种气动力/直接力复合控制导弹在舵机层面进行复合控制的神经网络设计方法,即空气舵与直接力喷流机构看作是复合舵系统模型。该方法在完成复合舵系统建模的基础上,利用神经网络参考模型方法对等效舵机系统进行设计。最后,通过仿... 提出了一种气动力/直接力复合控制导弹在舵机层面进行复合控制的神经网络设计方法,即空气舵与直接力喷流机构看作是复合舵系统模型。该方法在完成复合舵系统建模的基础上,利用神经网络参考模型方法对等效舵机系统进行设计。最后,通过仿真验证了该方法可利用直接力喷流机构快速性,有效地提高复合舵系统的性能。 展开更多

关键词 直接力/气动力复合控制 复合舵系统 神经网络控制

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气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的鲁棒稳定性分析 被引量：10

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作者 贾晓洪 凡永华 杨军 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第4期1-2,共2页

文中针对气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的前馈-反馈控制器结构特点,基于对直接力喷流装置放大因子与攻角的对应关系和直接力寄生回路的耦合机理的分析,研究了气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的鲁棒稳定性问题,给出了采用气... 文中针对气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的前馈-反馈控制器结构特点,基于对直接力喷流装置放大因子与攻角的对应关系和直接力寄生回路的耦合机理的分析,研究了气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的鲁棒稳定性问题,给出了采用气动力/直接力复合控制导弹自动驾仪的稳定域。 展开更多

关键词 直接力/气动力复合控制 导弹 自动驾驶仪 鲁棒稳定性

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一种气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪设计 被引量：9

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作者 贾晓洪 凡永华 杨军 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第3期1-3,共3页

文中提出了一种气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的前馈-反馈控制器结构,通过攻角反馈自动驾驶仪以及直接力反馈主控回路控制器设计,解决了传统法向过载误差控制器中气动力与直接力两个控制回路由于使用同一个加速度传感器所带来的... 文中提出了一种气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的前馈-反馈控制器结构,通过攻角反馈自动驾驶仪以及直接力反馈主控回路控制器设计,解决了传统法向过载误差控制器中气动力与直接力两个控制回路由于使用同一个加速度传感器所带来的复合控制系统的解耦问题。文中给出了攻角反馈自动驾驶仪和直接力主控回路的设计方法。通过数字仿真,验证了所设计的直接力/气动力复合控制器可以有效提高导弹末端对付高机动目标的快速响应能力。 展开更多

关键词 直接力/气动力复合控制 导弹 自动驾驶仪 前馈-反馈控制器

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地地导弹快速起竖装置的模糊控制器设计 被引量：3

9

作者 肖晨静 欧阳昌 +1 位作者 凡永华 杨军 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2007年第5期85-86,90,共3页

文中针对地地导弹的地面发射装置速度慢、时间长的缺陷,在完成起竖装置的非线性建模基础上,提出一种模糊控制设计方法,实现了发射装置的快速起竖控制。最后,通过仿真验证了所设计的控制器可以有效缩短发射装置的起竖时间,而且具有较高... 文中针对地地导弹的地面发射装置速度慢、时间长的缺陷,在完成起竖装置的非线性建模基础上,提出一种模糊控制设计方法,实现了发射装置的快速起竖控制。最后,通过仿真验证了所设计的控制器可以有效缩短发射装置的起竖时间,而且具有较高的控制精度。 展开更多

关键词 地地导弹 发射装置 快速起竖 模糊控制器

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地地导弹快速起竖装置的同步自动控制器设计 被引量：2

10

作者 孟利军 凡永华 +1 位作者 杨军 李言俊 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2007年第3期207-208,共2页

文中针对某型地地导弹地面发射装置起竖油缸的同步自动控制问题,提出一种基于模糊-积分复合控制的同步自动控制器设计方法,该方法利用模糊控制器对控制对象要求不高的特点,有效地克服了液压系统的非线性特性。最后,通过仿真验证了所设... 文中针对某型地地导弹地面发射装置起竖油缸的同步自动控制问题,提出一种基于模糊-积分复合控制的同步自动控制器设计方法,该方法利用模糊控制器对控制对象要求不高的特点,有效地克服了液压系统的非线性特性。最后,通过仿真验证了所设计的控制器不但可以有效地达到同步控制的目的,而且具有较强的控制精度。 展开更多

关键词 地地导弹 快速起竖装置 同步自动控制 模糊-积分复合控制

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线性模型跟随方法在某导弹快速起竖装置设计中的应用 被引量：2

11

作者 孟利军 凡永华 +1 位作者 杨军 李言俊 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第SA期1087-1089,共3页

针对某导弹的地面发射装置速度慢、时间长的缺陷,在完成起竖装置的非线性建模,并进行反馈线性化的基础上,采用线性模型跟随方法设计,实现了发射装置的快速起竖控制。最后,通过仿真验证了所设计的控制器可以有效缩短发射装置的起竖时间,... 针对某导弹的地面发射装置速度慢、时间长的缺陷,在完成起竖装置的非线性建模,并进行反馈线性化的基础上,采用线性模型跟随方法设计,实现了发射装置的快速起竖控制。最后,通过仿真验证了所设计的控制器可以有效缩短发射装置的起竖时间,而且具有较高的控制精度,具有较强的工程参考价值。 展开更多

关键词 地地导弹 发射装置 快速起竖 线性模型跟随

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地地导弹自动瞄准系统的变结构设计 被引量：2

12

作者 孟利军 凡永华 +1 位作者 杨军 李言俊 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第SA期305-307,共3页

文中针对地地导弹半自动化瞄准系统,瞄准时间长、精度不高的缺陷,提出一种新的改进方法,该方法采用平滑滑模变结构控制实现了对地地导弹瞄准误差的自动化跟踪,最后,通过仿真验证了所设计的控制器可以大大缩短瞄准时间,而且具有很高的瞄... 文中针对地地导弹半自动化瞄准系统,瞄准时间长、精度不高的缺陷,提出一种新的改进方法,该方法采用平滑滑模变结构控制实现了对地地导弹瞄准误差的自动化跟踪,最后,通过仿真验证了所设计的控制器可以大大缩短瞄准时间,而且具有很高的瞄准精度,具有较强的工程参考价值。 展开更多

关键词 地地导弹 自动瞄准系统 变结构控制 仿真分析

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升力式再入飞行器大动压下横侧向RCS姿态控制方法研究 被引量：1

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作者 樊朋飞 凡永华 闫杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期21-27,共7页

针对升力式再入飞行器大动压下横侧向快速、高精度RCS姿态控制问题,利用再入飞行器在大攻角状态下横侧向耦合明显,偏航通道对倾侧角的控制更高效、抗干扰能力更强的特点,提出了同时控制滚转和偏航跟踪倾侧角指令的策略,设计了以倾侧角... 针对升力式再入飞行器大动压下横侧向快速、高精度RCS姿态控制问题,利用再入飞行器在大攻角状态下横侧向耦合明显,偏航通道对倾侧角的控制更高效、抗干扰能力更强的特点,提出了同时控制滚转和偏航跟踪倾侧角指令的策略,设计了以倾侧角控制为外回路,以滚转和偏航角速率为内回路的双回路动态逆控制器。通过滚转角速率控制器的改进设计保证了侧滑角在不受控状态下的收敛性,并分析了控制参数选择对侧滑角收敛特性的影响。将该控制器与采用常规解耦方式设计的控制器进行了仿真对比,结果表明,该方法有效解决了采用常规RCS控制方法时倾侧角在大动压再入条件下响应慢、抗干扰能力差的问题,提高了RCS在大动压下的控制能力。 展开更多

关键词 再入飞行器 横侧向控制 反作用控制系统 动态逆

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复杂环境对红外空空导弹制导精度影响规律研究 被引量：5

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作者 李权成 朱传祥 +2 位作者 凡永华 万士正 闫杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期457-464,共8页

红外空空导弹制导精度受目标机动、干扰以及自然环境等多种因素影响。考虑目标机动和投放诱饵弹所构成的复杂对抗环境,通过分析点源诱饵弹干扰过程、运动特性以及对制导系统的作用机理,建立了更符合实际情况的目标机动和诱饵投放对导弹... 红外空空导弹制导精度受目标机动、干扰以及自然环境等多种因素影响。考虑目标机动和投放诱饵弹所构成的复杂对抗环境,通过分析点源诱饵弹干扰过程、运动特性以及对制导系统的作用机理,建立了更符合实际情况的目标机动和诱饵投放对导弹制导精度影响的伴随分析模型。利用伴随法,分析了目标机桶滚角速率以及诱饵弹的齐投数量、起燃时间、投放间隔与策略对导弹脱靶量的影响规律,为战斗机采取对抗红外空空导弹策略提供参考。 展开更多

关键词 桶滚机动 诱饵投放 策略 红外制导导弹 制导精度 脱靶量 伴随分析模型

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基于有限时间一致的靶机协同中制导律设计 被引量：4

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作者 郭晓雯 凡永华 +2 位作者 张明环 闫杰 吴宝元 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期97-104,共8页

针对多靶机集群供靶的协同中制导问题,设计了一种带视线角约束的有限时间协同中制导律。建立靶机-目标的相对运动方程及考虑视线角约束的多靶机协同制导模型。对视线方向及法向分别设计了相应协同制导律。在视线方向基于多智能体一致性... 针对多靶机集群供靶的协同中制导问题,设计了一种带视线角约束的有限时间协同中制导律。建立靶机-目标的相对运动方程及考虑视线角约束的多靶机协同制导模型。对视线方向及法向分别设计了相应协同制导律。在视线方向基于多智能体一致性理论设计了固定时间协同制导律,通过引入速度维度确保各靶机能够同时到达;基于有限时间可变系数滑模控制方法设计了视线法向上的角度约束制导律,使各靶机视线角能在有限时间收敛至期望值且在接近终点时有一定机动能力,并通过Lyapunov稳定性理论证明系统的收敛性。仿真结果表明,所设计的协同中制导律可使各靶机以较小的脱靶量同时到达虚拟目标且满足视线角约束,验证了其有效性。 展开更多

关键词 靶机集群 有限时间理论 中制导律 滑模控制

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远程操控飞行器自适应神经网络观测器设计 被引量：5

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作者 许红羊 李宏君 +1 位作者 凡永华 闫杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1224-1233,共10页

针对无人飞行器远程操控系统设计时,由于远程操控飞行器动力学的非线性和飞行器控制系统性能的不确定性,无法精确建立远程操控飞行器控制系统模型的问题,提出了一种自适应神经网络状态观测器设计方法实现对远程操控飞行器的控制系统模... 针对无人飞行器远程操控系统设计时,由于远程操控飞行器动力学的非线性和飞行器控制系统性能的不确定性,无法精确建立远程操控飞行器控制系统模型的问题,提出了一种自适应神经网络状态观测器设计方法实现对远程操控飞行器的控制系统模型的估计。首先将飞行器的动力学环节与自动驾驶仪构成的闭环回路作为一个整体建立了远程操控飞行器控制系统的非线性模型。然后针对模型中存在未建模动态的问题,采用神经网络算法对非线性动力学模型进行在线辨识,并引入鲁棒项对附加扰动进行抑制。最后设计自适应律对神经网络的权值进行实时调整,保证了系统的稳定性,并基于Lyapunov理论证明了观测器的估计误差是最终一致有界的。仿真结果表明,所设计的观测器能够保证远程操控飞行器在存在未建模动态和附加扰动的情况下对飞行状态具有良好的估计性能。 展开更多

关键词 远程操控飞行器 自适应律 神经网络 观测器

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高超声速飞行器机动飞行受限控制方法研究 被引量：3

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作者 杜昊昱 凡永华 闫杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期945-950,共6页

吸气式高超声速飞行器飞行过程中舵偏不能过大,攻角、角速率等飞行状态必须满足约束,这既是超燃冲压发动机工作条件的要求,也是为了减小飞行器状态散布。针对吸气式高超声速飞行器进行高度控制时,飞行器状态和舵偏必须满足约束的实际问... 吸气式高超声速飞行器飞行过程中舵偏不能过大,攻角、角速率等飞行状态必须满足约束,这既是超燃冲压发动机工作条件的要求,也是为了减小飞行器状态散布。针对吸气式高超声速飞行器进行高度控制时,飞行器状态和舵偏必须满足约束的实际问题,引入指令调节器进行高度回路设计。基于PI+LQ方法设计过载控制器,利用高度回路的比例-微分产生过载信号,过载信号经过指令调节器生成调节指令,过载控制器跟踪该指令完成高度跟踪。仿真结果表明,该方法设计的控制系统在阵风干扰情况下能够满足状态约束并实现快速跟踪。 展开更多

关键词 指令调节器 状态约束 受限控制 模型预测控制 最优控制

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考虑动压限制的高超声速飞行器控制系统设计 被引量：3

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作者 许红羊 凡永华 +1 位作者 仝希 闫杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期41-47,共7页

针对高超声速飞行器超燃冲压发动机的进气道对飞行动压有比较苛刻的要求,提出一种直接进行动压反馈的高超声速飞行器控制系统设计方法。首先,建立了高超声速飞行器动压反馈控制的动力学模型,并推导了动压控制的状态方程。然后,利用线性... 针对高超声速飞行器超燃冲压发动机的进气道对飞行动压有比较苛刻的要求,提出一种直接进行动压反馈的高超声速飞行器控制系统设计方法。首先,建立了高超声速飞行器动压反馈控制的动力学模型,并推导了动压控制的状态方程。然后,利用线性二次型最优控制方法,通过引入动压误差进行控制对象增广,从而在动压控制回路中引入积分控制,以消除动压跟踪误差,给出了高超声速飞行器动压控制的控制系统结构。最后,通过仿真验证了动压控制器具有很好的跟踪性能,考虑存在气动、推力不确定性因素,飞行器速度出现偏差时,动压控制系统可以自适应地调整飞行高度以保证对动压指令的跟踪,控制系统具有很好的鲁棒性。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 超燃冲压发动机 动压反馈 最优控制

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高速无人靶机编队控制研究 被引量：2

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作者 郭晓雯 岳艳军 +2 位作者 凡永华 闫杰 吴宝元 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2022年第2期72-79,共8页

针对可模拟四、五代先进战斗机高速高机动能力的固定翼靶机在有限靶场空间内进行实战训练的协同编队控制问题,提出基于一致性理论的改进编队控制律。首先,进行靶机运动学建模;其次,在一致性理论的基础上,将加速度引入编队控制律中,设计... 针对可模拟四、五代先进战斗机高速高机动能力的固定翼靶机在有限靶场空间内进行实战训练的协同编队控制问题,提出基于一致性理论的改进编队控制律。首先,进行靶机运动学建模;其次,在一致性理论的基础上,将加速度引入编队控制律中,设计了基于位置、速度、加速度反馈的编队控制律;进一步,考虑靶场空间限制,提出一种基于路径最短的队形变换策略,以实现快速队形变换。仿真结果表明,所提出的考虑加速度反馈的改进一致性编队控制律在进行编队成形与变换时,能够使靶机编队状态快速收敛到期望值,实现队形的快速调整与稳定保持。 展开更多

关键词 无人靶机 编队控制 协同控制 一致性理论 队形保持 队形变换

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多约束下的导弹螺旋机动制导控制一体化设计 被引量：16

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作者 黄鲁豫 曲鑫 +1 位作者 凡永华 王俊波 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1108-1118,共11页

针对导弹在俯冲机动突防飞行过程中攻角及落地弹道倾角受到约束的问题,基于自抗扰控制(ADRC)及反步滑模控制(SMC),提出一种多约束条件下的导弹螺旋机动制导控制一体化设计方法。首先,基于典型的螺旋机动突防弹道,同时考虑纵向平面指定... 针对导弹在俯冲机动突防飞行过程中攻角及落地弹道倾角受到约束的问题,基于自抗扰控制(ADRC)及反步滑模控制(SMC),提出一种多约束条件下的导弹螺旋机动制导控制一体化设计方法。首先,基于典型的螺旋机动突防弹道,同时考虑纵向平面指定落角约束,分通道进行制导控制一体化数学模型推导。然后,使用反步滑模控制进行制导控制一体化算法设计,通过设计补偿器对反步法的中间控制量进行修正实现对攻角的约束,针对系统的有界不确定性以及未知干扰,采用干扰观测器进行估计与补偿,提高系统的鲁棒性。最终使用Lyapunov理论证明了系统稳定。仿真结果表明,本文方法具有较强的鲁棒性,能够保证飞行器在满足攻角约束的条件下,按照典型螺旋机动弹道对目标进行大落角高精度打击。 展开更多

关键词 导弹 制导控制一体化 螺旋机动 反步滑模控制 自抗扰控制

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