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针对机动目标的三维领从协同制导律 被引量：1
1
作者 王伟 于之晨 +2 位作者 林时尧 杨婧 王宏 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3538-3554,共17页
针对多飞行器协同拦截机动目标的实际需求,提出一种三维领从时空协同制导律。在视线方向上,基于齐次度理论和固定时间稳定理论设计一种领从协同制导律,确保从飞行器与领飞行器的相对距离和相对速度在固定时间内趋于一致,并且给出一致性... 针对多飞行器协同拦截机动目标的实际需求,提出一种三维领从时空协同制导律。在视线方向上,基于齐次度理论和固定时间稳定理论设计一种领从协同制导律,确保从飞行器与领飞行器的相对距离和相对速度在固定时间内趋于一致,并且给出一致性误差收敛时间的上界,实现多飞行器的同时刻拦截。在视线法向上为实现以特定的碰撞角度拦截目标,设计一种固定时间收敛的非奇异终端滑模制导律,实现攻击角度的固定时间收敛,并避免了制导指令奇异引起的控制饱和问题。考虑到目标的机动对制导系统产生的不利影响,引入固定时间扰动观测器对目标加速度进行前馈补偿。运用李雅普诺夫稳定性理论来证明系统的固定时间稳定特性。通过仿真实验验证所设计制导律可以有效控制多飞行器在领从框架下同时打击机动目标,并以期望的终端角度攻击目标。 展开更多
关键词 领从式协同制导 时间空间角度约束 固定时间一致性 状态观测器 机动目标
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基于自适应扰动观测器的旋转弹神经网络过载驾驶仪设计
2
作者 王伟 杨婧 +2 位作者 南宇翔 李俊辉 王雨辰 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3841-3855,共15页
旋转弹在飞行过程中受多种干扰的影响,包括跨域飞行气动参数剧烈变化引起的模型不确定性以及飞行过程中受到的外部扰动。为了解决高动态飞行环境中双通道旋转弹的鲁棒控制问题,基于轨迹线性化控制方法,设计伪逆反馈控制器。采用径向基... 旋转弹在飞行过程中受多种干扰的影响,包括跨域飞行气动参数剧烈变化引起的模型不确定性以及飞行过程中受到的外部扰动。为了解决高动态飞行环境中双通道旋转弹的鲁棒控制问题,基于轨迹线性化控制方法,设计伪逆反馈控制器。采用径向基函数神经网络,设计自适应前馈补偿控制器,有效实现对模型不确定性的精确逼近。将神经网络逼近误差和外部扰动处理为总扰动,并基于固定时间稳定理论设计一种自适应扰动观测器,实现对总扰动的精确估计及补偿。通过Lyapunov理论,严格证明了闭环系统的最终一致有界性。通过数值仿真验证了所设计方法的有效性。 展开更多
关键词 旋转弹 双通道控制 径向基函数神经网络 自适应扰动观测器 固定时间稳定理论
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基于对数型障碍Lyapunov函数的俯仰驾驶仪设计
3
作者 王伟 杨婧 +2 位作者 林时尧 王宏 王少龙 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2024年第2期106-113,共8页
相控阵雷达制导拦截弹在拦截高速大机动目标时,弹体气动参数剧烈非线性变化影响控制系统对大攻角的响应效果,应设计考虑攻角指令跟踪误差约束的鲁棒自动驾驶仪控制律。基于双幂次趋近律和对数型障碍李雅普诺夫函数设计了鲁棒非线性自动... 相控阵雷达制导拦截弹在拦截高速大机动目标时,弹体气动参数剧烈非线性变化影响控制系统对大攻角的响应效果,应设计考虑攻角指令跟踪误差约束的鲁棒自动驾驶仪控制律。基于双幂次趋近律和对数型障碍李雅普诺夫函数设计了鲁棒非线性自动驾驶仪控制律,可将攻角指令的跟踪误差快速收敛于约束范围内。通过降阶扩张状态观测器对系统中存在的气动参数不确定性和系统外部扰动进行在线估计和补偿。稳定性分析和数值仿真表明,攻角可在1 s内达到稳态且攻角响应的稳态误差<10-4°,所提出的自动驾驶仪控制律具有较强的鲁棒性,能够准确稳定地跟踪攻角指令,控制导弹产生所需过载进而精准拦截目标。 展开更多
关键词 障碍李雅普诺夫函数 双幂次趋近律 鲁棒非线性自动驾驶仪 扩张状态观测器
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大攻角条件下制导弹滚转稳定控制方法
4
作者 王雨辰 王伟 +2 位作者 李宁 朱泽军 石忠佼 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期774-788,共15页
制导弹跨域飞行过程中,伴随着大攻角下的涡流非对称以及跨音速气动转捩,这些干扰将引起控制失稳,进一步增大脱靶量。针对以上问题,考虑气动模型强非线性、强参数不确定性及强外界干扰,建立制导弹滚转通道动力学模型,进而提出一种基于滑... 制导弹跨域飞行过程中,伴随着大攻角下的涡流非对称以及跨音速气动转捩,这些干扰将引起控制失稳,进一步增大脱靶量。针对以上问题,考虑气动模型强非线性、强参数不确定性及强外界干扰,建立制导弹滚转通道动力学模型,进而提出一种基于滑模观测器与非奇异终端滑模的滚转姿态组合控制方法。以此为基础框架,结合微分跟踪器设计一种反步控制方法,以补偿执行机构动力学。利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统稳定性及有限时间收敛特性。通过仿真实验验证了所设计控制方法的优越性及普适性。 展开更多
关键词 制导弹 滚转稳定控制 滑模观测器 非奇异终端滑模 执行机构动力学 反步控制
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基于BP神经网络的自适应偏置比例导引 被引量：2
5
作者 刘畅 王江 +2 位作者 范世鹏 李伶 林德福 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2798-2809,共12页
针对传统的解析偏置比例导引在大范围机动时制导精度较差的缺陷,提出一种基于反向传播(BP)神经网络的自适应偏置比例导引律,通过BP神经网络在线精确求解偏置项。深入分析解析形式的求解偏置项的误差情况,论证不同参数对偏置项求解误差... 针对传统的解析偏置比例导引在大范围机动时制导精度较差的缺陷,提出一种基于反向传播(BP)神经网络的自适应偏置比例导引律,通过BP神经网络在线精确求解偏置项。深入分析解析形式的求解偏置项的误差情况,论证不同参数对偏置项求解误差的影响。证明了参数与偏置项间存在的一一映射关系,采用BP神经网络对该映射进行高精度的拟合逼近。对多维输入参数进行灵敏度分析,以此为依据,为BP神经网络在参数空间批量化生成均衡样本。建立基于BP神经网络的偏置项求解模型,采用Adam学习方法对网络进行训练,并从理论上证明了制导律的稳定性。随后对训练效果进行测试,并对所提出的方法进行数学仿真验证。仿真结果表明:所提方法能在有限计算代价下有效提升制导精度,在不考虑弹体动力学情况下,终端角度误差均值仅为0.024°,可为工程应用提供参考。 展开更多
关键词 偏置比例导引 映射关系 灵敏度分析 BP神经网络
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基于多模型网络的激光末制导炮弹诸元解算方法 被引量：1
6
作者 刘畅 雷红波 +2 位作者 林时尧 范世鹏 王江 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2745-2755,共11页
针对射表解算激光末制导炮弹射击诸元存在较大的截断误差及无法快速精确解算的缺陷,提出一种基于多模型网络的射击诸元快速精确求解方法。建立制导炮弹6自由度弹道模型,分析初始条件中表尺、程装等对射程的影响。考虑气温、气压和风干... 针对射表解算激光末制导炮弹射击诸元存在较大的截断误差及无法快速精确解算的缺陷,提出一种基于多模型网络的射击诸元快速精确求解方法。建立制导炮弹6自由度弹道模型,分析初始条件中表尺、程装等对射程的影响。考虑气温、气压和风干扰等因素对求解结果的影响,应用最小二乘法对气温、气压进行拟合,采取层权的方式求取精确弹道风,作为网络模型的部分输入。利用数学仿真手段批量化生成样本,对深度神经网络中的每个模型进行离线训练。对新方法进行数学仿真和飞行试验验证。仿真和试验结果表明,相对于传统的射表,新方法求解精度高,误差率小于0.2%。 展开更多
关键词 激光末制导炮弹 诸元解算 多模型网络 气象条件 深度神经网络
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考虑目标机动和落角约束的二阶滑模制导律 被引量：6
7
作者 王思卓 范世鹏 +1 位作者 林德福 刘经纬 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3048-3061,共14页
针对末制导阶段导弹以期望的终端落角攻击高机动目标的需求,将Super-twisting算法与自适应滑模扰动观测器相结合,提出一种满足终端落角约束的二阶滑模制导律。目标机动带来的干扰导致系统扰动的上界未知,将目标加速度视为系统扰动,设计... 针对末制导阶段导弹以期望的终端落角攻击高机动目标的需求,将Super-twisting算法与自适应滑模扰动观测器相结合,提出一种满足终端落角约束的二阶滑模制导律。目标机动带来的干扰导致系统扰动的上界未知,将目标加速度视为系统扰动,设计自适应滑模扰动观测器对系统扰动进行在线估计,通过对观测器增益进行自适应调整,克服传统观测器选取增益时依赖扰动上界的缺陷。设计改进的Super-twisting算法作为制导律的趋近律,在降低抖振的同时使制导律可充分利用导弹的过载能力,从而提升系统的收敛速度,解决传统Super-twisting算法中系统状态远离平衡点时收敛速度慢的问题。基于李雅普诺夫稳定性理论,证明该制导系统能在有限时间内收敛。数学仿真结果表明:自适应滑模扰动观测器和所设计制导律有效,自适应滑模扰动观测器能够准确跟踪系统扰动,所设计的制导律能够满足期望的终端落角约束,且具有较高的命中精度,脱靶量小于0.2 m。 展开更多
关键词 末制导 自适应滑模扰动观测器 Super-twisting算法 抖振问题 李雅普诺夫稳定
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考虑攻击时间及空间角度约束的三维自适应滑模协同制导律设计 被引量：5
8
作者 王雨辰 王伟 +3 位作者 林时尧 杨婧 王少龙 尹瞾 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2778-2790,共13页
面向三维场景下的多导弹协同攻击机动目标问题,基于固定时间稳定理论和自适应滑模控制理论,设计考虑时间及空间约束的分布式协同制导律。在弹目视线方向上,基于固定时间一致性理论提出一种改进型自适应鲁棒协同制导律,驱动弹群以期望的... 面向三维场景下的多导弹协同攻击机动目标问题,基于固定时间稳定理论和自适应滑模控制理论,设计考虑时间及空间约束的分布式协同制导律。在弹目视线方向上,基于固定时间一致性理论提出一种改进型自适应鲁棒协同制导律,驱动弹群以期望的攻击时刻协同拦截机动目标,并避免滑模固有的抖振问题;考虑视线法向的空间约束,基于固定时间非奇异终端滑模控制理论设计一种鲁棒自适应滑模制导律,在实现终端碰撞角约束的同时避免弹群间碰撞。通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的固定时间稳定性。仿真结果表明:所设计三维协同制导律可以有效控制多发导弹在期望攻击时刻同时打击机动目标,并以期望的终端角度攻击目标。 展开更多
关键词 分布式协同制导 固定时间稳定理论 时间及空间角度约束 自适应滑模 机动目标
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基于弹道弯曲角速度单矢量的制导炮弹滚转角空中粗对准方法 被引量：1
9
作者 杨启帆 王江 +3 位作者 范世鹏 白婵 周永佳 胡少勇 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期417-427,共11页
制导炮弹内弹道呈现高转速、大过载的特点,其导航坐标系统滚转通道无法进行初始对准。针对以上难点问题,根据无控段飞行特性,提出一种基于弹道弯曲角速度矢量的滚转角空中粗对准方法。在无需卫星、机动辅助的条件下,利用重力引起的弹道... 制导炮弹内弹道呈现高转速、大过载的特点,其导航坐标系统滚转通道无法进行初始对准。针对以上难点问题,根据无控段飞行特性,提出一种基于弹道弯曲角速度矢量的滚转角空中粗对准方法。在无需卫星、机动辅助的条件下,利用重力引起的弹道弯曲角速度矢量作为基准,通过单矢量定姿实现滚转角对准。为消除低精度陀螺仪的零偏、轴偏角等误差的影响,分析了弹体姿态运动测量信息的频域特性,利用FIR带通滤波器提取角速率陀螺信息中弹体滚转频点处的有用分量,并采取对准起始时刻冻结弹体坐标系下的积分策略,平滑随机测量噪声,从而提高对准精度。通过数学仿真手段,探究了惯性陀螺误差对对准精度的影响。数学仿真结果表明:该方法仅利用低精度角速率陀螺即可实现在无控段快速粗对准滚转角,误差在1°左右;在飞行搭载试验中,滚转角对准误差可控制在2°以内。 展开更多
关键词 制导炮弹 矢量定姿 弹道弯曲角速度 频域特性 空中粗对准
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