曲射攻顶自寻的反坦克导弹制导控制规律研究
基于改进遗传算法的导弹稳定控制参数自寻优方法研究
基于改进遗传算法的导弹稳定控制参数自寻优方法研究
高宏建;陈霖周廷;胡建兴;苏小东;汪阳生;王文举
【期刊名称】《机械与电子》
【年(卷),期】2024(42)4
【摘要】导弹稳定控制参数设计是一个多参数组合优化问题,针对目前导弹稳定控制参数设计中依赖设计师的工程设计经验,有可能无法在全局范围内获得组合优化的控制器参数问题,研究基于改进遗传算法的导弹稳定控制参数自寻优设计方法。
遗传算法随机性可增加个体多样性,使其具备找到全局最优解的能力,但同时随机操作会以一定概率将父代最优个体排除在种群之外。
为此,针对遗传算法的随机性进行改进设计,通过引入确定性因子,使其在保留随机性的同时,增加一定程度的确定性,最终提高算法向最优解收敛的速度。
将改进后的遗传算法应用于某型导弹稳定控制回路的参数自寻优设计中,六自由度仿真结果表明控制效果良好,验证了方法的正确性和可行性。
【总页数】7页(P22-28)
【作者】高宏建;陈霖周廷;胡建兴;苏小东;汪阳生;王文举
【作者单位】贵州理工学院航空航天工程学院;贵州省无人机应急减灾信息化工程研究中心;中航贵州飞机有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP29;V249
【相关文献】
1.基于遗传算法的导弹稳定控制回路参数设计方法
2.基于遗传算法的ABS控制门限自寻优方法
3.空空导弹拦射攻击自寻优瞄准控制方法研究
4.基于遗传算法的自寻优模糊控制器的研究与应用
5.基于粒子群算法的数字控制伺服系统离线参数自寻优方法研究
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带落角和落点约束的空地导弹最优制导律设计
带落角和落点约束的空地导弹最优制导律设计作者：付主木曹晶张金鹏董继鹏来源：《航空兵器》2014年第01期摘要：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。
关键词：空地导弹；最优制导律；脱靶量；落角和落点约束中图分类号：TJ765.3 文献标识码：A 文章编号：1673-5048（2014）01-0003-04DesignofOptimalGuidanceLawwithImpactAngleand FinalPositionConstraintsforAirtoGroundMissileFUZhumu1，CAOJing1，ZHANGJinpeng2，DONGJipeng（1.ElectronicandInformationEngineeringCollege，HenanUniversityofScienceandTechnology，Luoyang471023，China；2.ChinaAirborneMissileAcademy，Luoyang471009，China）Abstract：Inordertoimprovethedamageeffect，anoptimalverticaldivingattackguidancelawwith impactangleandfinalpositionconstraintsforairtogroundmissileisproposed.Firstly，twodimensional motionmodelandlinearmodelformissileandtargetrelativemotionareestablished.Secondly，optimal guidancelawwithimpactangleandfinalpositionconstraintsisdeducedbySchwartzinequality.Thirdly，theengineeringapplicationoftrajectoryshapingguidancelawisobtainedbasedonsmallangleassumption. Thesimulationresultsshowthatthisguidancelawcangetninetydegreeimpactangleundertheconditionof missdistance，whichapproximatesatzerotorealizeanoptimalverticaldivingattack.Keywords：airtogroundmissile；optimalguidancelaw；missdistance；impactangleandfinalpo sitionconstraints0 引言目前，许多空地制导武器需要通过增加终端落角来提高其战斗部的毁伤效果，如钻地弹期望能以近似-90°的角度接近地面，反坦克导弹期望能够垂直命中目标装甲[1-2]。
寻的导弹新型导引规律1
综合以上两种因素，得到
1.1.1.1.1.1.1.1.51
变结构制导律对参数摄动和干扰有完全的自适应性[6]，作出以上简化是可行的。
最后，将 和 代入式(1.51)，则得到纵向平面内的ASMG:
1.1.1.1.1.1.1.1.52
同理，对侧向平面，设时间区间 内，视线偏角的增量为 ，那么
1.1.1.1.1.1.1.1.28
式中，m代表导弹的质量； 代表第i个发动机的比冲； 代表第i个发动机输出的推力;n代表导弹上安装发动机的个数。
以上弹道方程的推导也可以参考文献[9]中的方法。
1.3.6视线角及视线角速率的计算方法
视线角 和 以及视线角速率 和 可以用下列公式求得：
1.1.1.1.1.1.1.1.29
本章首先介绍空间拦截问题的数学描述，然后介绍作者提出的自适应滑模制导律和最优滑模制导律[5~8]。最后，从理论上证明滑模制导对目标机动和制导参数变化有完全自适应性[6]。
1.2空间拦截中的坐标系
1.2.1空间拦截中坐标系的定义
为了设计导弹末端导引规律并对末制导过程进行仿真，要建立一组方程来描述末制导阶段导弹和目标的运动，其中包括导弹轨道运动方程和姿态运动方程，目标轨道运动方程，以及目标—导弹相对运动方程。为此，要建立几个有关的坐标系。
5.导弹（目标）弹道坐标系
原点o取在导弹(目标)质心上。 轴与弹体质心的速度矢量 重合， 轴位于包含速度矢量 在内的纵向平面内，且垂直于 轴，指向上方为正， 轴垂直于 平面，其方向按右手定则确定。
6.导弹速度坐标系
原点o取在导弹质心上。 轴与弹体质心的速度矢量 重合， 轴位于弹体纵向平面内，与 轴垂直，指向上方为正， 轴垂直于 平面，其方向按右手定则确定。
有限时间绝对稳定的攻顶弹道设计
有限时间绝对稳定的攻顶弹道设计
有限时间绝对稳定的攻顶弹道设计*
王英焕，李锦，张锐
【摘要】摘要：采用Lurie系统描述某反坦克导弹制导控制系统，给出系统剩余飞行时间与有限时间绝对稳定之间的描述，在此基础上进行该反坦克导弹全射程范围内(1～25 km)攻顶弹道设计，有效抑制了末端视线角发散，实现了对坦克类目标全射程范围内以40°～60°攻击角进行有效拦截。
【期刊名称】现代防御技术
【年(卷),期】2018(046)002
【总页数】6
【关键词】Lurie系统;攻顶弹道;攻击角;反坦克导弹;制导控制;导引律
0 引言
随着装甲装备防御能力的不断提升，反坦克导弹必须充分发挥毁伤性能，导弹命中目标时，其弹轴方向若能大体上同装甲的法线一致，则能取得最好的破甲效果[1-2]。
考虑到坦克装甲都具有一定的坡度，导弹若能从上向下攻击，则将处于更优越的态势。
这就需要反坦克导弹，针对装甲装备防御最薄弱的顶部实施大角度乃至垂直的攻顶打击[3-4]。
某新型反坦克导弹，需要在全射程范围内(1～25 km)实现对坦克类目标的有效打击，这对制导控制系统设计提出了更高的要求，在确保制导精度的同时，要保证击中目标时落角尽可能大，控制系统需综合弹道过载能力、导引头框架角约束、导弹飞行末速等进行抛物攻顶弹道设计，实现在1～25 km全射程范围内对坦克类目标大入射角攻击，即在保证制导精度的前提下，近距离1 km射程时实现40°攻顶角，其它射程实现不小于60°的攻顶角[4-11]。
导弹制导中的非线性控制研究
导弹制导中的非线性控制研究导弹作为现代战争中的重要武器，其精确制导能力对于实现战略和战术目标至关重要。
在导弹制导系统中，非线性控制问题一直是研究的热点和难点。
非线性控制理论的发展为提高导弹的制导精度、鲁棒性和适应性提供了有力的支持。
导弹制导系统是一个复杂的动态系统，其非线性特性主要源于导弹的动力学模型、空气动力学特性、目标的运动特性以及环境干扰等因素。
传统的线性控制方法在处理这类非线性系统时往往存在局限性，难以满足日益提高的制导性能要求。
导弹的动力学模型通常包含非线性的项，如气动力的非线性、发动机推力的非线性等。
这些非线性因素会导致导弹的运动方程变得复杂，难以用简单的线性模型来准确描述。
例如，导弹在高速飞行时，空气阻力与速度的平方成正比，这就是一个典型的非线性关系。
目标的运动特性也可能呈现非线性。
目标可能进行机动飞行，其加速度、速度和方向的变化不是简单的线性规律。
这就要求制导系统能够快速适应目标的非线性运动，准确预测目标的未来位置，以实现精确打击。
环境干扰如阵风、大气密度变化等也会给导弹制导带来非线性影响。
这些干扰往往具有随机性和不确定性，增加了制导系统设计的难度。
为了解决导弹制导中的非线性问题，多种非线性控制方法被提出和应用。
其中，反馈线性化方法是一种常见的技术。
通过巧妙的坐标变换和反馈控制，将非线性系统转化为线性系统，然后采用线性控制理论进行设计。
然而，这种方法对于模型的准确性要求较高，在实际应用中可能会受到模型误差的影响。
滑模控制是另一种有效的非线性控制方法。
它具有对系统参数变化和外部干扰不敏感的优点，能够保证系统在有限时间内到达预定的状态。
但滑模控制存在抖振问题，可能会激发系统的未建模动态，影响制导精度。
自适应控制方法可以根据系统的运行情况自动调整控制器的参数，以适应系统的非线性和不确定性。
然而，自适应控制的计算量较大，实时性要求较高，在实际应用中需要进行优化和改进。
智能控制方法如模糊控制和神经网络控制也在导弹制导中得到了应用。
大长径比远程制导火箭弹自适应Super-twisting控制方法
大长径比远程制导火箭弹自适应Super-twisting控制方法范军芳;闫华杰;纪毅;唐文桃;赵国宁
【期刊名称】《中国惯性技术学报》
【年(卷),期】2024(32)2
【摘要】针对具有轻质薄壳结构的大长径比远程制导火箭弹刚体-弹性体耦合动力学控制难题,提出了一种自适应Super-twisting控制方法。
首先,将大长径比远程制导火箭弹的弹性模态与外部干扰项视为归一化扰动,建立了考虑参数、模型不确定性的刚体-弹性体耦合动力学模型。
针对外部扰动难以实时精准获取的问题,设计了有限时间收敛干扰观测器,能够在大范围气动参数摄动情形下对远程制导火箭弹外部扰动进行实时精准估计。
为提高系统鲁棒性,设计了基于Super-twisting算法的自适应有限时间控制方法,使系统能根据状态误差自动调节控制参数,在削弱高频抖振的同时有效提高抗干扰能力。
仿真结果表明:所提控制方法在弹体±15%气动参数摄动的条件下,由平飞状态转变为跟踪幅值为10的正弦弹道倾角指令时,实现3.2 s内弹道倾角跟踪误差收敛至0.002°,可实现远程制导火箭弹姿态平稳跟踪控制弹道倾角指令。
【总页数】10页(P196-204)
【作者】范军芳;闫华杰;纪毅;唐文桃;赵国宁
【作者单位】北京信息科技大学自动化学院;高动态导航技术北京市重点实验室;北京自动控制研究所
【正文语种】中文
【中图分类】V249.1
【相关文献】
1.鸭舵-阻力环复合控制火箭弹制导方法
2.制导火箭弹修正方法和控制精度分析
3.制导火箭弹制导控制系统精益设计方法
4.远程火箭弹简易控制方法
5.大机动制导火箭弹控制方法研究
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某型靶弹制导控制方法研究
舰船电子工程 Ship Electronic Engineering
总第 298 期 201总9 年第第2948 期
某型靶弹制导控制方法研究∗
郑 旭 杨锁昌
（陆军工程大学石家庄校区 石家庄 050003）
摘 要 针对某型火箭弹改制靶弹结构特点和飞行任务，对其制导控制方法进行研究。设计了以姿态角速度为阻尼回
本文针对某简易控制火箭弹改制靶弹需求，对 其制导控制方法进行了研究，设计了以姿态角速度 为阻尼回路反馈信息、以姿态角为控制回路反馈信 息的姿态控制系统；采用程序控制与位置偏差反馈 相结合的方法设计了靶弹方案弹道跟踪制导律；最 后，利用半实物仿真试验方法对所设计制导控制系 统进行了仿真验证。
2 总体控制方案
Key Words target missile，guidance control method，program flight，ballistic tracking，semi-physical simulation Class Number TJ765.4+3
1 引言
靶弹是防空武器系统在研制、定型、批抽检和 鉴定过程中考核防空武器系统性能的一种常用靶 标，能够模拟来袭导弹目标的外形尺寸、运动特性 以及对抗特性等［1~2］。随着防空武器系统技术水平 的提高，对靶弹性能的要求也越来越高。靶弹供靶 弹道精度直接影响模拟目标弹道保真度和供靶安 全性，是靶弹性能评价的重要指标之一［3］。靶弹供 靶弹道精度直接受靶弹制导控制方法设计的影响。
在某远程火箭弹基础上加装鸭舵和自动驾驶
∗ 收稿日期：2018 年 10 月 14 日，修回日期：2018 年 11 月 25 日 作者简介：郑旭，男，硕士研究生，研究方向：精确制导理论与技术。杨锁昌，男，博士，教授，研究方向：精确制导理论 与技术。
[工学]第二章 导弹的制导方式与控制方式
导引头跟踪 测量装置
控制指令 计算装置
导弹稳定 控制装置
导弹-目标 相对运动 目标运动
导弹运动
• 图2-11 寻的制导控制系统造成原理图 • 导引头实际上是制导控制系统的探测装置，当它对目标 能够稳定可靠地跟踪后，即可输出导弹-目标的有关相对 运动参数，弹上制导指令计算装置综合来自导引头及但上 其它敏感元件的信息，以形成对目标进行拦截的控制指令。 • 根据寻的制导测量信息的特点，多数都采用比例导引法 作为寻的制导的导引规律，比例导引法的空间几何关系
----导弹速度倾角转动角速度 ----目标视线转率；
q
k ----导航比。 由于导引头是安装在导弹上，为了实现对视线转动角速率的 测量以及保证测量精度，到印度角跟踪回路设计十分重要， 稳定目标跟踪器的方法很多，像红外导引头的红外位标器，
• 就放置在具有万向支架可进动的动力陀螺转台上。由于转 子在惯性空间高速旋转后的定轴性，位标器输出的误差信 号经放大后，将馈给万向支架上的力矩器，使陀螺转子进 动，保证位标器对目标的跟踪，此时为标器的误差信号输 出，代表了视线转率（图2-13）。
Vt Vm
θm
T
q. M
Xg
•
• 图2-12 寻的制导的空间几何关系 Vt----目标速度； Vm----导弹速度； θm----导弹速度倾角； q----目标视线转率；M----导弹； • T----目标； Xg----基准线。
• 如图2-12所示，比例导引控制要求
m =k q
式中
m
• 导引头天线指向预定方向，在满足截获距离条件时，截获 并跟踪目标，用于复合制导系统。 • 2.2.3 复合制导 • 上述制导系统各有优缺点，如果采用复合制导方式，可 以取长补短，较好的满足作战需要。 • （1）较适用的复合制导方式 • 1）惯性自主+寻的制导，像采用垂直发射的武器系统， 在垂直发射后的快速转弯控制段，往往采用惯性自主制导， 到底上的惯性测量系统，提供导弹的姿态基准及运动参数， 与预先装订的转弯飞行程序进行比较后形成控制指令，一 旦完成转弯控制，即可转入寻的制导控制。 • （2）遥控+寻的制导，为了满足远程导弹制导精度的要 求，可以先用遥控制导方式把导弹先控制到距离目标一定 距离上，该距离的大小取决于导引头的探测距离的远近， 当导弹接近目标时，且导引头截获并稳定跟踪目标后，转 入寻的制导。
基于SIMULINK的某型反坦克导弹攻顶弹道方案设计研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂａ ｌ ｌ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｉ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｉ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｔ ｉ — ｔ ａ ｎ ｋ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ａ ｌ ｌ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｏ ｆ ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ａ ｎ ｔ ｉ — ｔ ａ ｎ ｋ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅ ｐ ｒ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｒ ｉ ｌ ｙ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｂ ａ ｌ ｌ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｃ ａ ｎ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｏ ａ ｔ ｔ ａ ｃ ｋ ｔ ｏ ｐ ａ ｒ ｍｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｉ ＭＵＬ Ｉ ＮＫ ａ ｎ ｄ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ．ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｓ ｈ ｏ ｗ ｈｅ ｔ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｈｅ ｔ ａ ｔ ｔ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｐ ａ ｌ Ｔ ａ ｏ ｒ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．
摘要 ： 在反坦克导弹的研制 中， 弹道方案的设计具有重要地位 。本文基 于 Ｓ Ｉ ＭＵ Ｌ Ｉ ＮＫ仿真平 台， 在导 弹外弹道运动 方程 的基础 上， 对某型反 坦克 导弹攻顶 弹道方案进行 了初步设 计， 提 出了一种能够 实现有 效攻顶打 击的弹道方案 ， 并通过仿真结果分析 了各运 动
导弹制导中的非线性控制技术
导弹制导中的非线性控制技术导弹作为一种具有强大杀伤力和精确打击能力的武器，其制导技术的发展一直是各国军事研究的重点。
在导弹制导中，非线性控制技术的应用对于提高导弹的性能和精度具有至关重要的意义。
要理解导弹制导中的非线性控制技术，首先需要明白什么是非线性。
在数学和物理学中，非线性意味着系统的输出不是输入的线性组合。
对于导弹来说，其运动受到多种复杂因素的影响，如空气动力学、发动机推力变化、目标机动等，这些因素导致导弹的运动方程呈现出非线性特征。
传统的线性控制方法在处理简单、小规模的系统时能够取得较好的效果，但在面对导弹这种高度复杂的非线性系统时，往往难以满足精度和性能的要求。
非线性控制技术则能够更好地应对这些挑战，为导弹的精确制导提供更有力的支持。
在导弹制导中，常见的非线性控制技术包括滑模控制、反馈线性化控制和自适应控制等。
滑模控制是一种强大的非线性控制策略。
其基本思想是通过设计一个切换面，使系统在该切换面上的运动具有期望的动态性能。
在导弹制导中，滑模控制能够使导弹在面对外界干扰和不确定性时保持稳定，并快速准确地追踪目标。
然而，滑模控制也存在一些问题，如抖振现象。
抖振可能会激发导弹系统的未建模高频动态，甚至导致系统性能下降。
为了减小抖振的影响，研究人员提出了各种改进方法，如采用高阶滑模控制、边界层法等。
反馈线性化控制则是通过巧妙的数学变换，将非线性系统转化为线性系统，然后应用线性控制理论进行设计。
在导弹制导中，通过反馈线性化，可以将导弹的非线性运动方程转化为易于控制的线性形式，从而方便控制器的设计。
但这种方法对模型的精度要求较高，一旦模型存在偏差，控制效果可能会受到影响。
自适应控制是一种能够根据系统的运行情况自动调整控制器参数的技术。
在导弹飞行过程中，由于外部环境和自身状态的变化，系统的参数可能会发生改变。
自适应控制能够实时估计这些参数的变化，并相应地调整控制策略，以保证导弹的制导性能。
例如，当导弹遭遇不同强度的风阻时，自适应控制器能够迅速调整推力和舵面偏转角度，确保导弹依然能够准确命中目标。