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助推滑翔导弹改进最优制导律设计与验证
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作者 樊晓帅 白锡斌 +1 位作者 江振宇 张士峰 《国防科技大学学报》 北大核心 2025年第2期120-130,共11页
助推滑翔导弹是一种精确制导武器,面临复杂多变的飞行条件,对制导律的设计提出了较高要求。建立导弹飞行状态变化模型,采用最优控制方法推导出带弹着角约束的改进最优制导律,并引入纵向制导系数和侧向制导系数,分析了单个制导系数变化... 助推滑翔导弹是一种精确制导武器,面临复杂多变的飞行条件,对制导律的设计提出了较高要求。建立导弹飞行状态变化模型,采用最优控制方法推导出带弹着角约束的改进最优制导律,并引入纵向制导系数和侧向制导系数,分析了单个制导系数变化对制导精度的影响并确定了制导系数选取方法。针对不同飞行任务的要求,分析了固定弹着角约束和动态弹着角约束对制导精度的影响。以自行研制的小型固体助推滑翔试验飞行器为对象,完成了导弹飞行的数值仿真和半实物仿真,仿真结果表明,所提出的改进最优制导律较为合理,具有较高的制导精度。 展开更多
关键词 助推滑翔导弹 改进最优制导律 半实物仿真
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限制导弹落角和落点的最优制导律 被引量:27
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作者 刘丹 祁载康 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期278-281,共4页
推导一种能命中目标并保证大落角的最优制导律。在目标函数中用罚函数代替终点限制条件 ,利用拉格朗日乘子法和欧拉方程推导出使目标函数极小化的条件。得出以导弹侧向位移、侧向速度两个状态以及导弹速度、剩余飞行时间表示的最优制导... 推导一种能命中目标并保证大落角的最优制导律。在目标函数中用罚函数代替终点限制条件 ,利用拉格朗日乘子法和欧拉方程推导出使目标函数极小化的条件。得出以导弹侧向位移、侧向速度两个状态以及导弹速度、剩余飞行时间表示的最优制导律 ,并可转化为可用硬件实现的由目标视线角和目标视线角速度两个状态表示的最优制导律。 展开更多
关键词 最优控制 最优制导律 罚函数 导弹 落角 落点
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侵彻制导武器终端多约束最优制导律 被引量:6
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作者 刘大卫 杜运理 +1 位作者 温求遒 上官垠黎 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期166-171,共6页
针对侵彻型制导武器终端多约束制导问题,建立包含一阶弹体动力学的多约束制导模型,采用最优控制方法推导终端多约束制导问题的通解。根据终端约束与罚函数的关系,求解了实际工程中关心的3种最优制导律,并结合当前主流制导控制体制,在小... 针对侵彻型制导武器终端多约束制导问题,建立包含一阶弹体动力学的多约束制导模型,采用最优控制方法推导终端多约束制导问题的通解。根据终端约束与罚函数的关系,求解了实际工程中关心的3种最优制导律,并结合当前主流制导控制体制,在小角假设下,将其表述为便于工程实现的形式,即包含弹体动力学的最优比例导引制导律、弹道成型最优制导律和终端多约束最优制导律。理论分析和典型末制导条件仿真表明,后2种制导律可为侵彻制导武器终端位置与角度双约束以及位置、角度与加速度多约束制导问题提供理论基础和工程应用参考。 展开更多
关键词 侵彻制导武器 终端多约束 最优制导律 比例导引 弹道成型
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扩展的多约束最优制导律及其特性研究 被引量:6
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作者 温求遒 刘大卫 +1 位作者 夏群利 李然 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期662-669,共8页
为满足侵彻攻击空地导弹末端制导要求,解决当前多约束制导律终端攻角控制问题,设计了包含受剩余飞行时间决定的控制量权函数,并引入到最优问题的目标函数中,基于线性二次最优控制理论推导得到一种扩展的多约束最优制导律。利用指令随时... 为满足侵彻攻击空地导弹末端制导要求,解决当前多约束制导律终端攻角控制问题,设计了包含受剩余飞行时间决定的控制量权函数,并引入到最优问题的目标函数中,基于线性二次最优控制理论推导得到一种扩展的多约束最优制导律。利用指令随时间变化解析表达式及伴随系数法,对制导律加速度指令变化规律及无量纲脱靶量特性进行了研究,证明了制导律指令的收敛性,从而为终端攻角控制创造了有利条件。同时,讨论了制导律增益n的设计原则。结合工程应用的需要,分别提出了一种制导初始条件设计方法及最大需用加速度的估计方法,可有效减小导弹末端机动。通过仿真验证了制导律及分析结论的有效性。 展开更多
关键词 控制科学与技术 落角约束 最优制导律 加速度指令 终端加速度
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大着地角卫星制导炸弹最优制导律研究 被引量:7
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作者 窦磊 杨新民 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期314-318,共5页
为满足卫星制导炸弹大着地角的弹道要求,进行了最优制导律研究。根据卫星制导炸弹的特点,建立了弹目运动状态方程。分别基于极小值原理和通过求解黎卡提方程得到最优制导律,结果一致。对该最优制导律简化后获得了次最优制导律,适用于工... 为满足卫星制导炸弹大着地角的弹道要求,进行了最优制导律研究。根据卫星制导炸弹的特点,建立了弹目运动状态方程。分别基于极小值原理和通过求解黎卡提方程得到最优制导律,结果一致。对该最优制导律简化后获得了次最优制导律,适用于工程和仿真计算。利用次最优制导律进行了卫星制导炸弹六自由度全弹道仿真,与使用比例导引律的计算结果相比,着地角增加了60%。该制导律可以显著提高着地角和打击精度,能够满足卫星制导炸弹的弹道要求。 展开更多
关键词 着地角 卫星制导炸弹 最优制导律 极小值原理 黎卡提方程
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多约束条件下机动飞行器末段最优制导律研究 被引量:4
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作者 严东升 张曦 +2 位作者 李强 贾平会 李军 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2019年第3期63-67,共5页
针对多约束条件下机动飞行器末段制导问题,提出一种基于最优制导策略的工程化方法。考虑末端位置、倾角约束及过载需求,首先建立末制导线性动力学模型,通过控制法向速度保证末端倾角;然后基于最优控制理论,在性能指标中引入剩余飞行时... 针对多约束条件下机动飞行器末段制导问题,提出一种基于最优制导策略的工程化方法。考虑末端位置、倾角约束及过载需求,首先建立末制导线性动力学模型,通过控制法向速度保证末端倾角;然后基于最优控制理论,在性能指标中引入剩余飞行时间幂函数,应用 Schwartz 不等式定理推导出加速度指令表达式,对其进行化简,得到便于工程应用的形式;通过分析制导阶次对飞行过载及弹道特性的影响得到制导律权系数的特性变化;最后给出末段制导策略设计方法。仿真结果表明,通过合理设计制导阶次,制导律可以降低末端过载,满足飞行器机动需求、命中精度及倾角约束。 展开更多
关键词 倾角约束 机动飞行 制导阶次 最优制导律 Schwartz 定理
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考虑一阶驾驶仪动力学的角度控制最优制导律 被引量:2
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作者 王辉 王江 +1 位作者 王延东 杨盛毅 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期585-591,共7页
为研究考虑驾驶仪动力学的最优制导律,构造了引入一阶驾驶仪动力学的导弹运动方程.基于带终端状态约束的最优控制问题,将传统的目标权函数扩展为导弹剩余飞行时间负n次幂的形式,推导得到考虑一阶驾驶仪动力学的最优制导律通用表达式.通... 为研究考虑驾驶仪动力学的最优制导律,构造了引入一阶驾驶仪动力学的导弹运动方程.基于带终端状态约束的最优控制问题,将传统的目标权函数扩展为导弹剩余飞行时间负n次幂的形式,推导得到考虑一阶驾驶仪动力学的最优制导律通用表达式.通过将目标函数的终端状态权系数选为无穷大,化简得到考虑一阶驾驶仪动力学的角度控制最优制导律OIACGL-1,并讨论了OIACGL-1的两种简化形式.引入落角约束和初始方向误差,分析了OIACGL-1系统的归一化加速度特性;分析指出,OIACGL-1系统在n≥0时的终端加速度指令严格为0,对应的终端加速度响应近似为0. 展开更多
关键词 飞行器控制及导航技术 最优制导律 落角约束 归一化加速度 制导性能
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基于旋量方法的高超声速飞行器三维非线性伪最优制导律设计 被引量:2
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作者 彭双春 朱建文 +1 位作者 汤国建 陈克俊 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期84-90,共7页
针对高超声速飞行器制导过程中的通道耦合问题,设计一种基于旋量方法的三维非线性伪最优制导律。引入角度矢量、视线旋量、视线旋量速度等概念,通过等价性证明,得出视线旋量、视线旋量速度控制分别与视线方位、视线角速度控制具有一致... 针对高超声速飞行器制导过程中的通道耦合问题,设计一种基于旋量方法的三维非线性伪最优制导律。引入角度矢量、视线旋量、视线旋量速度等概念,通过等价性证明,得出视线旋量、视线旋量速度控制分别与视线方位、视线角速度控制具有一致性的结论,从而将制导问题转化为视线旋量和旋量速度的控制问题;基于旋量方法构建弹目视线旋量、视线旋量速度模型,构建得到飞行器制导的三维非线性模型;为避免直接求解Riccati微分方程过程的复杂性,引入伪控制变量,将三维非线性制导模型转化为线性制导模型;分别针对无终端约束和有终端约束情况,基于二次型最优方法得到三维非线性伪最优制导律。该制导律避免了通道解耦,其制导参数又满足一定物理意义下的最优性。仿真结果验证了所设计制导律的有效性。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 最优制导律 旋量方法 三维制导 通道耦合
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简易控制超音速火箭靶弹方案最优制导律设计 被引量:3
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作者 沈冠军 冯顺山 曹红松 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期256-261,共6页
针对简易控制超音速火箭靶弹方案供靶弹道设计问题,提出了一种基于粒子群方法和Gauss伪谱法相结合的火箭靶弹供靶最优制导律设计方法.该方法首先在爬升-拉平段,利用粒子群方法优化得出火箭靶弹在拉平段具有最大动能的最优射角和爬升段... 针对简易控制超音速火箭靶弹方案供靶弹道设计问题,提出了一种基于粒子群方法和Gauss伪谱法相结合的火箭靶弹供靶最优制导律设计方法.该方法首先在爬升-拉平段,利用粒子群方法优化得出火箭靶弹在拉平段具有最大动能的最优射角和爬升段最优起控时间,然后利用Gauss伪谱法设计得出平飞供靶段最优控制律.仿真结果表明,该方法能够快速获得最优方案供靶弹道和方案制导律,并且可以较好地满足供靶指标,为火箭靶弹供靶弹道设计提供参考. 展开更多
关键词 最优制导律 超音速火箭靶弹 简易控制 方案弹道
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带落角和落点约束的空地导弹最优制导律设计 被引量:6
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作者 付主木 曹晶 +1 位作者 张金鹏 董继鹏 《航空兵器》 2014年第1期3-6,共4页
为了提高武器战斗部的毁伤效果,研究了一种带有落角和落点约束的空地导弹近垂直俯冲攻击最优制导律。首先,在二维平面内建立了弹目相对运动关系模型和导弹制导线性化模型。其次,结合Schwartz不等式,推导了带落角和落点约束的最优制导控... 为了提高武器战斗部的毁伤效果,研究了一种带有落角和落点约束的空地导弹近垂直俯冲攻击最优制导律。首先,在二维平面内建立了弹目相对运动关系模型和导弹制导线性化模型。其次,结合Schwartz不等式,推导了带落角和落点约束的最优制导控制律。然后,在小角度假设的前提下,将所设计的最优制导律描述为便于工程应用的弹道成形制导律。最后,进行了仿真验证,结果表明,采用所设计的最优制导律,在满足脱靶量近似为零的前提下,终端落角可达到-90°,实现了近垂直俯冲攻击。 展开更多
关键词 空地导弹 最优制导律 脱靶量 落角和落点约束
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空空导弹攻击机动目标的三维最优制导律研究 被引量:11
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作者 徐鸣 吴庆宪 姜长生 《航空兵器》 2005年第6期7-12,共6页
在三维空间导弹与目标的运动学关系模型的基础上,将二维平面中空空导弹攻击机动目标的最优制导律推广至实际的三维空间。考虑到目标做大机动运动的情况,在制导指令中加入与目标加速度成比例的修正项,并采用遗传算法对该制导指令中的比... 在三维空间导弹与目标的运动学关系模型的基础上,将二维平面中空空导弹攻击机动目标的最优制导律推广至实际的三维空间。考虑到目标做大机动运动的情况,在制导指令中加入与目标加速度成比例的修正项,并采用遗传算法对该制导指令中的比例因子进行优化。最后通过数字仿真,并和传统的追踪导引和比例导引相比较,表明该最优制导律所需机动过载小,追击目标所需时间短,并且能够精确有效地摧毁大机动目标。 展开更多
关键词 空空导弹 最优制导律 遗传算法 机动目标
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捷联式光学导引头特性与多维度最优制导律 被引量:4
12
作者 张跃 储海荣 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期2967-2973,共7页
为实现捷联式光学成像导引头与制导系统一体化设计,建立了全捷联制导与控制系统,根据捷联导引头特性进行制导与控制原理研究。首先,建立了全捷联导引头与陀螺的数学模型;接着,针对捷联导引头无法精确提取视线角速率的问题,提出姿态驾驶... 为实现捷联式光学成像导引头与制导系统一体化设计,建立了全捷联制导与控制系统,根据捷联导引头特性进行制导与控制原理研究。首先,建立了全捷联导引头与陀螺的数学模型;接着,针对捷联导引头无法精确提取视线角速率的问题,提出姿态驾驶仪与视线角积分比例导引相结合的控制与制导方案,并分析了导引头体视线角、刻度因数、导航比和系统稳定区域之间的关系;然后,推导了全捷联制导系统最优制导律以提高制导系统响应速度;最后,进行了控制与制导系统飞行仿真,仿真结果表明:捷联式制导与控制系统能对静止与运动目标(速度为60 km/h)进行有效攻击,最大射击误差分别为1.49 m与2.62 m;系统误差、陀螺零偏与零偏稳定性对制导系统精度影响较大。捷联导引头制导与控制系统能满足空对地系统对静止与低速运动目标的攻击要求。 展开更多
关键词 捷联式光学导引头 刻度因数 姿态驾驶仪 最优制导律 飞行仿真
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基于遗传算法的卫星制导炸弹次最优制导律设计 被引量:4
13
作者 窦磊 杨新民 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期924-928,共5页
为了满足卫星制导炸弹大着地角的弹道要求,基于遗传算法进行了次最优制导律的设计.建立了卫星制导炸弹运动状态方程,在此基础上导出了次最优制导律的表示形式,确定需要讨论的参数;结合遗传算法,进行建立种群、复制、交叉、变异等操作,... 为了满足卫星制导炸弹大着地角的弹道要求,基于遗传算法进行了次最优制导律的设计.建立了卫星制导炸弹运动状态方程,在此基础上导出了次最优制导律的表示形式,确定需要讨论的参数;结合遗传算法,进行建立种群、复制、交叉、变异等操作,经过迭代得到优化参数.利用设计所得的制导律进行了卫星制导炸弹六自由度全弹道仿真,与使用比例导引律的计算进行了比较,弹着角增加了60%,效果显著.由于遗传算法对问题的种类具有鲁棒性,该方法可以应用于各种带约束条件的次最优制导律的设计. 展开更多
关键词 遗传算法 大着地角 卫星制导炸弹 最优制导律
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基于单神经元的卫星制导炸弹次最优制导律设计 被引量:4
14
作者 窦磊 杨新民 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期581-584,共4页
为了满足卫星制导炸弹大着地角的弹道要求,基于单神经元进行了次最优制导律设计。首先建立了卫星制导炸弹运动状态方程,根据导出的次最优制导律形式构造了神经元,在此基础上建立了自适应参数优化回路,得到优化参数。利用设计所得的制导... 为了满足卫星制导炸弹大着地角的弹道要求,基于单神经元进行了次最优制导律设计。首先建立了卫星制导炸弹运动状态方程,根据导出的次最优制导律形式构造了神经元,在此基础上建立了自适应参数优化回路,得到优化参数。利用设计所得的制导律进行了卫星制导炸弹六自由度全弹道仿真。由仿真结果与使用比例导引律的计算结果的比较可知,该文方法使弹着角增加了60%,避免了最优制导律的复杂推导过程。通过该文方法可直接得到适用于工程和仿真计算的形式简单的次最优制导律。 展开更多
关键词 单神经元 大着地角 卫星制导炸弹 最优制导律
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大着地角三维次最优制导律研究 被引量:3
15
作者 窦磊 窦骄 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1322-1326,共5页
二维的制导律组合,无法实现三维的大着地角要求。基于二维大着地角次最优制导律的制导原理,采用矢量计算的方法,对二维次最优制导律进行了拓展,给出了考虑着地角、脱靶量和控制能量等多约束条件的三维次最优制导律。利用设计所得三维制... 二维的制导律组合,无法实现三维的大着地角要求。基于二维大着地角次最优制导律的制导原理,采用矢量计算的方法,对二维次最优制导律进行了拓展,给出了考虑着地角、脱靶量和控制能量等多约束条件的三维次最优制导律。利用设计所得三维制导律,进行了制导炮弹六自由度全弹道仿真。在初始方位角偏差较大的情况下,将计算结果与另外两种制导律模式进行了比较:纵向横向都使用比例导引律时,所得弹道已经不能满足制导炮弹的要求;纵向使用次最优制导律横向使用比例导引律时,由于ZY面上的弹道倾角要求无法体现,着地角会明显减小,制导精度将受到影响;而使用设计所得三维制导律时,在一定范围内,弹道末段可以在三维空间保持大的着地角,一方面能够满足制导的精度要求,另一方面可以降低需用过载以满足控制要求,提高了制导炮弹的打击效果。 展开更多
关键词 着地角 三维 最优制导律 卫星制导炮弹
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基于逆最优问题的最优制导律及特性分析 被引量:1
16
作者 王辉 王江 +1 位作者 郭涛 王广帅 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期587-593,共7页
在典型的能量最优制导律基础上,将制导律的2个特征根从有限的点/线区域扩展到所有可能的正实根区域,进而提出制导律中的逆最优问题。详细讨论了逆最优问题中性能指标加权矩阵的构造过程,给出了加权矩阵和Riccati矩阵的计算公式;将控制... 在典型的能量最优制导律基础上,将制导律的2个特征根从有限的点/线区域扩展到所有可能的正实根区域,进而提出制导律中的逆最优问题。详细讨论了逆最优问题中性能指标加权矩阵的构造过程,给出了加权矩阵和Riccati矩阵的计算公式;将控制权矩阵选为time-to-go的负n次幂的形式,对加权矩阵的求解进行了举例说明。对8组不同的特征根研究结果表明,尽管每一对可能的特征根取值都能找到最优解释,但这并不能保证与其对应的制导律都能达到与典型能量最优制导律类似的制导性能,特征根取值越靠近典型能量最优制导律,则相对应的制导特性也越接近。 展开更多
关键词 能量最优制导律 最优问题 加权矩阵 特征根 制导性能
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无动力学滞后的广义最优制导律解析研究 被引量:1
17
作者 王辉 武涛 +1 位作者 杜运理 林德福 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期341-347,共7页
通过建立相对于终端弹目连线的导弹运动方程,将time-to-go的负n次幂函数引入到目标函数中,推导得到不考虑制导动力学的扩展比例导引和扩展的带落角约束的最优制导律。提出了广义最优制导律的概念,阐述了其在两种不同坐标系下的表现形式... 通过建立相对于终端弹目连线的导弹运动方程,将time-to-go的负n次幂函数引入到目标函数中,推导得到不考虑制导动力学的扩展比例导引和扩展的带落角约束的最优制导律。提出了广义最优制导律的概念,阐述了其在两种不同坐标系下的表现形式和意义。针对终端弹目连线坐标系下的广义最优制导律,利用幂级数解法对闭环弹道微分方程进行了解析求解,得到了导弹相对终端弹目连线的位置、速度和加速度指令的解析表达式,并利用仿真的方法对解析结果进行了验证。 展开更多
关键词 制导动力学 最优制导律 幂级数解法 解析解 终端落角约束
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一种拦截机动目标的最优制导律设计 被引量:5
18
作者 司学慧 李小兵 《现代防御技术》 北大核心 2011年第4期31-34,44,共5页
引入伪控制变量的概念,建立了线性化的描述导弹与目标相对运动的状态方程。应用线性二次型最优控制理论和改进剩余时间的计算方法,提出了一种拦截高机动目标的最优制导律。通过与比例导引律在平面拦截过程中的仿真结果对比分析,表明所... 引入伪控制变量的概念,建立了线性化的描述导弹与目标相对运动的状态方程。应用线性二次型最优控制理论和改进剩余时间的计算方法,提出了一种拦截高机动目标的最优制导律。通过与比例导引律在平面拦截过程中的仿真结果对比分析,表明所提出的最优制导律在拦截机动目标时更为有效。 展开更多
关键词 伪控制变量 最优制导律 剩余时间 机动目标
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落角约束最优制导律在空地导弹上的应用 被引量:8
19
作者 陈韵 常燕 +1 位作者 苗昊春 严宪军 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期141-144,共4页
针对某直升机载空地导弹对终端攻击角度有多种需求,基于飞行力学原理和最优控制理论,研究一种最优制导律。推导得到的落角约束最优制导律是在传统比例导引制导律的基础上,增加与弹目相对关系及期望落角相关的修正量,能同时满足命中精度... 针对某直升机载空地导弹对终端攻击角度有多种需求,基于飞行力学原理和最优控制理论,研究一种最优制导律。推导得到的落角约束最优制导律是在传统比例导引制导律的基础上,增加与弹目相对关系及期望落角相关的修正量,能同时满足命中精度及命中角度的要求,具有形式简单,需用信息可获取,易于工程实现的特点。仿真结果表明,该制导律既能够满足高精度制导的要求,同时可实现0°~-45°的任意末端攻击落角。 展开更多
关键词 直升机载空地导弹 最优制导律 落角约束
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大着地角最优制导律离散设计方法 被引量:1
20
作者 窦磊 杨新民 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1196-1199,共4页
为了解决卫星制导炮弹的制导问题,进行了考虑着地角、脱靶量和控制能量等多约束条件的最优制导律设计.在制导炮弹的制导阶段,弹目运动学模型是时变的系统,最优制导律的设计涉及到困难的变参数微分方程解析求解.通过离散计算方法来解决... 为了解决卫星制导炮弹的制导问题,进行了考虑着地角、脱靶量和控制能量等多约束条件的最优制导律设计.在制导炮弹的制导阶段,弹目运动学模型是时变的系统,最优制导律的设计涉及到困难的变参数微分方程解析求解.通过离散计算方法来解决该问题,首先将运动状态方程组离散化,然后推导了各离散时间点最优制导律的递推公式,并通过取均值得到各时间段上常系数的制导律,以减少计算量.该方法降低了带多约束条件最优制导律的设计难度,同时具有较广泛的适用范围.利用设计所得制导律,进行了制导炮弹六自由度全弹道仿真,并同使用比例导引律的计算进行了比较.结果显示,着地角增加了108%,制导精度提高了246%. 展开更多
关键词 着地角 最优制导律 离散计算 制导炮弹
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