寻的导弹微分对策末制导方法研究

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现代战场条件下,目标越来越呈现出高速灵活机动的趋势,拦截导弹的飞行速度和机动性能优势正在被削弱。传统的制导方法将无法胜任目标拦截的任务,如比例导引,因此,为应对新型战场环境下的目标拦截要求,有必要展开新型制导策略的研究。论文基于微分对策理论,针对寻的导弹末制导策略进行了研究,包括范数型微分对策制导律及其离散化方法研究,混合微分对策制导策略,有界控制非线性微分对策制导和主动防御协同微分对策制导。主要研究内容如下:  (1)推导了一类一般形式的范数型微分对策制导律,并针对其特点,设计了一种最优的离散化方法。该类型的连续制导律具有“bang-bang”结构,涵盖了三种已有的典型形式,并对其对策空间进行了分析。为使得该类型制导律更具有工程可实现性,基于对末制导下的近似线性系统和零效脱靶量性能指标的推导,研究了其在离散信息模式下的数字化方法。所设计的离散化方法避免了控制命令的多次来回切换且易于执行,可实现对传统最优采样保持离散化方法的最好近似。  (2)计算量是影响多模型自适应估计方法应用的重要因素,针对机动目标拦截情形,设计了一种简化的多模型自适应估计方法。并基于这种简化的估计方法对提出的两种混合微分对策制导策略进行了验证。前一种策略综合考虑了两种基本的范数型微分对策制导律的优势和不足,针对最优目标机动随机切换时间段的不同而应用相应的制导策略;后一种策略增加考虑了一种所设计的修正增益微分对策制导律,该制导律考虑到了估计延迟和小值待飞时间的要求。仿真结果表明简化的多模型自适应估计方法可以实现对系统状态的较好估计,混合微分对策制导策略,特别是第二种混合策略也具有较高的单发命中概率,有效削弱了估计延迟对系统性能的影响。  (3)基于微分对策理论,设计了一种有界控制非线性微分对策制导律,可适用于拦截导弹与目标具有时变飞行速度和最大机动性能的情形。将对策双方的速度变化直接考虑到非线性相对运动关系当中,并通过适当选取的状态变量,对原系统进行线性化,从而进行制导律的设计,同时考虑可实现性,并将其转化为原系统非线性状态变量的表达形式。该制导律可以实现变速情形下机动目标的有效拦截,对拦截导弹机动性能要求不高。  (4)为提高飞机面对高性能攻击导弹时的生存几率,基于线性二次型微分对策理论,设计了一种发射拦截导弹进行主动防御的协同制导策略。该制导策略可适用于对策三方(飞机,拦截导弹和攻击导弹)为任意阶控制系统动态的情形。由于与飞机之间的协同,拦截导弹不仅可以实现弹道的及时调整,提高拦截性能,而且可以增加攻击导弹拦截飞机的难度,实现对于飞机的更好保护。非线性系统仿真表明相比于传统双方优化线性二次型微分对策制导律,该协同制导策略同时具有明显的拦截性能和机动性能优势。
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