考虑导弹动态特性的有限时间收敛导引律-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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考虑导弹动态特性的有限时间收敛导引律

项目名称：考虑导弹动态特性的有限时间收敛导引律
项目类别：面上项目
批准号：61174203
申请代码：F030301
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：周荻
负责人职称：教授
依托单位：哈尔滨工业大学
批准年度：2011

中文摘要：

在临近空间对超高声速飞行器的拦截，以及在大气层内对弹道导弹的拦截，日益成为现代先进防御技术领域的重要课题。上述背景下，目标飞行速度非常快，地基或海基拦截器又处于迎头拦截状态，目标与导弹相对速度很高，而导引头的探测距离有限。因此，末制导的时间很短。另外，中制导精度不会很高，末制导开始时刻，目标-导弹视线转率不会很小。此项目拟针对上述问题，结合非线性系统有限时间稳定性理论，提出理论完善的有限时间收敛高精度导引律。考虑临近空间拦截器的轨控发动机的脉冲工作特性，研究适合这种特性的有限时间收敛导引律；考虑大气层内反导拦截弹控制系统的动特性及其所拦截目标的机动性，研究考虑导弹稳定控制系统动特性的有限时间收敛鲁棒导引律。考虑到上述背景下拦截器或拦截弹导引头的探测精度不会很高，导引律对导引头测量噪声要有一定的适应能力。本项目在取得导引律理论研究结果的基础上，还将开展相应背景下的数值仿真研究工作。

中文主题词：导弹；导引律；自动驾驶仪；有限时间收敛；动态面控制

英文摘要：

missile；guidance law；autopilot；finite time convergence；dynamic surface control

英文主题词： missile；guidance law；autopilot；finite time convergence；dynamic surface control

结论摘要：

本项目以大气层内拦截弹道导弹等高速机动目标、拦截临近空间高超声速机动目标，以及反卫星拦截器中制导为背景，研究了考虑导弹自动驾驶仪动态特性的高精度鲁棒导引律和中制导方法。提出了一种离散时间有限时间收敛滑模导引律，其在线利用所有导引头测量数据估计目标机动加速度。考虑导弹自动驾驶仪为一阶动态环节，应用非奇异终端滑模控制和常规滑模控制方法，设计了两种滑模导引律，保证制导系统状态有限时间收敛至滑模面。提出了拦截机动目标的带终端攻击角度约束的滑模导引律，保证制导系统中视线角及其速率有限时间内收敛到滑模面。将导弹自动驾驶仪近似为二阶动态环节，应用动态面控制方法，设计了带终端攻击角度约束的导引律。为了估计导弹的加加速度，基于动态面控制方法，设计了带观测器的考虑导弹自动驾驶仪二阶动态特性的导引律，证明了制导系统的稳定性。考虑输入受限情况，提出了一种有限时间滑动扇区制导律。考虑到导弹过载受限的情况，给出了保证系统状态在制导过程结束之前收敛至零的条件。考虑导弹自动驾驶仪动态特性和导弹过载饱和，采用动态面方法设计了导弹三维非线性制导律，其自适应估计目标加速度的界，以较高的精度拦截机动目标。采用指令滤波器backstepping方法设计了导引律，考虑了导弹自动驾驶仪的二阶动态延迟特性，而且可以有效地处理过载指令饱和约束。针对大气层内直接侧向力和气动力控制敏捷拦截导弹，提出了高效的非线性控制方法，以及基于L2最优分配策略的考虑舵机饱和非线性的控制方法。对考虑近地点极小值约束和远地点极大值约束的约束多圈Lambert问题，给出了所有可行解和求解最优双脉冲解的普适方法。对于常值推力情况，提出了基于线性相对运动方程的交会方法和基于 Lambert解的交会方法。针对两体正切轨道问题，采用飞行方向角描述和求解，提出了一种解析求解方法及其解的存在条件。得到了三种经典正切轨道问题的解析解。上述研究结果为提高拦截高速大机动目标的导弹的制导精度提供了重要技术途径。

成果综合统计