摘要：针对空面导弹全空域弹道优化问题,提出基于多岛遗传算法和序列二次规划法的组合优化算法,充分发挥多岛遗传算法对初值不敏感、全局收敛性强及序列二次规划法收敛速度快、精度高等特点。采用代理模型技术,在保证拟合精度的前提下,极大的降低了全空域弹道优化的计算量。算例结果表明:组合优化算法收敛速度较快,可以得到高精度的全局最优解;代理模型拟合精度较高,可以满足工程要求;且优化结果和所建立的代理模型可以为全空域制导律设计提供有力的支撑。

摘要：针对拦截弹参数时变和执行机构饱和非线性影响控制系统性能,提出基于齐次多项式参数相关Lyapunov理论和非线性矩阵微分方程凸多面体转换算法相结合的鲁棒最优控制系统设计方案。通过引入标准饱和约束算子,建立控制系统数学模型并给出控制系统结构;引入饱和归一化因子,把非线性参数时变微分方程转化成线性多胞型微分方程;基于齐次多项式参数相关Lyapunov理论和拓展Pólya’s定理,把参数时变多胞型微分方程转换成齐次多项式参数相关微分方程,并给出齐次多项式参数相关控制器结构;利用迭代算法把非线性矩阵不等式转换成线性矩阵不等式(LMIs),进而基于LMI凸优化理论获得控制器解,设计出的控制器是关于齐次多项式阶次g和Pólya’s松弛度d的函数;通过定点和制导控制系统仿真校验了该算法,仿真结果表明随着齐次多项式阶次g和Pólya’s松弛度d的增加,设计出的控制器在确保系统稳定的前提下改善控制系统性能。

摘要：研究导弹的制导优化性能,中远程导弹中末交接班时导弹飞行速度,是影响脱靶量的重要因素。为使导弹在中末交接班点的速度达到最大,同时使导弹的弹道倾角满足约束条件,提出采用一种使末速最大的最优中制导律。制导律是法向加速度指令,控制增益是一个关于速度、位置等飞行状态以及弹道约束条件的函数,并且变化范围很小。为便于工程应用,控制增益取为固定值。进行仿真的结果显示,导弹在中末交接班时速度达到最大,同时弹道倾角也能够满足弹道约束条件,提出的最优中制导律达到了设计要求,可为设计应用提供依据。

摘要：为实现对临近空间飞行器等高速目标的有效防御,采用中、末分段制导的方式对目标进行拦截。首先,将中制导的设计描述为带有终端约束的优化问题,利用高斯伪谱法(Gauss pseudo-spectral method,GPM)将该问题离散化处理并转化为非线性规划(nonlinear programming,NLP)的形式,在线求解该非线性规划问题并基于滚动时域的方式完成了最优中制导律的闭环实现,算法保证了在制导信息短时间缺失等工况下的适用性。然后,设计了带有目标机动补偿的末制导律,降低了拦截末段对所需过载的要求,并基于制导信息估计完成了制导律的实现。最后,对闭环制导系统的稳定性进行了理论分析,并以典型高速目标拦截为例进行数值仿真,验证了本文所提拦截策略的有效性。

摘要：针对直接力控制的脉冲发动机非线性量化特性和喷流因子的不确定性,结合直接力/气动力双反馈复合控制方案,为了导弹飞行高速稳定性设计,提出了圆判据的鲁棒稳定性分析方法。首先建立了直接力/气动力复合控制系统数学模型,在完成复合控制系统设计的基础上,采用圆判据稳定性分析特点把非线性复合控制系统简化成一个非线性环节和一个线性环节的典型闭环结构形式,并根据圆判据的结论分析了脉冲发动机喷流因子不确定性和非线性量化特性对导弹自动驾驶仪稳定性影响。最后仿真结果验证了方法的正确性。

摘要：当面对临近空间目标时,弹目速度比小于1,中制导结束时刻的逆轨态势的优劣是影响最终拦截成败的关键。为使导弹在中制导结束时刻相对于目标形成逆轨拦截态势,同时使视线角速率尽可能小,结合最优控制和滑模变结构控制理论,设计了最优滑模中制导律。通过Lyapunov稳定性理论证明了制导律可以实现控制弹目交会角和视线角速率的目的。最后以某临近空间目标滑翔段拦截问题为实例对设计结果进行了仿真验证。结果表明,导弹在中制导结束时刻实现了逆轨拦截态势,同时视线角速率满足弹道约束条件,最终成功拦截了临近空间高速目标。提出的最优滑模中制导律达到了设计要求,较普通的中制导律具有明显的优越性,可为设计应用提供依据。