摘要：针对高超声速飞行器俯冲飞行段制导与姿态控制问题,建立基于飞行器加速度分量的三通道角速率解算模型,提出一种新颖的制导控制系统设计方法。建立高超声速飞行器俯冲段六自由度(6DOF)质心和绕质心动力学与运动模型,以目标-飞行器三维(3D)空间相对运动模型为基础,利用终端滑模控制方法和零化视线(LOS)角速率原理得到飞行器期望过载进而解算对应的俯仰、偏航和滚转角速率指令;姿控系统基于滑模控制理论完成该三通道角速率指令的跟踪并生成飞行器舵偏指令;该方法以解析模型替代传统姿控系统设计中欧拉角指令的跟踪回路,可有效降低制导与姿控系统阶数并减少控制系统设计参数,同时省略了根据气动系数反求欧拉角指令的过程;仿真结果显示,该方法能保证高超声速飞行器(GHV)精确命中地面固定目标,且俯冲飞行过程中各项状态变量均稳定可控。

摘要：分析了导弹俯冲段的飞行任务,并建立了相应的弹道优化设计数学模型.该模型要求俯冲段末的实际飞行参数与突防段的参数差距最小,同时满足过载与发动机性能约束.采用遗传算法进行弹道优化计算,同时为了简化遗传算法中的编码方法,提高编码效率,引入非均匀有理B样条(NURBS)曲线进行控制律的描述.优化后弹道使导弹以一种最优方式实现从中、高空的水平飞行状态转换到低空的突防飞行状态.利用该方法对某仿真算例进行了优化计算,并对计算结果进行了物理分析,表明了本方法的有效性.

摘要：本文从模型构建和方法设计两个方面对高速飞行器俯冲段制导控制一体化问题进行综述。首先,对俯冲段制导控制一体化模型构建进行总结,依据系统集成度提升程度的不同,分别对分通道制导控制一体化模型、全状态耦合高阶一体化模型,以及集成度提升低阶一体化模型构建进行了介绍,并对飞行器系统和设计模型特性进行了分析,指出了面临的主要设计问题。其次,针对俯冲段制导控制一体化设计难点,从快时变强不确定性鲁棒控制、高阶非匹配不确定性控制,以及考虑多约束控制方面对设计方法进行综述,总结并评述了国内外相关理论的发展现状和不足。最后,对俯冲段制导控制一体化的发展趋势进行了展望。

摘要：针对再入滑翔飞行器在俯冲段易受拦截器威胁这一问题,提出了一种智能博弈机动策略,可有效规避拦截威胁,并保证命中精度。首先,构建包括再入滑翔飞行器、典型拦截器等动力学、运动学和制导律模型的强化学习训练环境。其次,将飞行器运动参数作为状态变量,将攻角和倾侧角的变化率设计为动作变量,以拦截器脱靶量和落点偏差设计奖励函数,将博弈机动问题转化为马尔科夫决策过程。为解决深度强化学习中的稀疏奖励问题,提高了较高优先级样本和成功样本的采样概率以加速策略提升,同时设计了一种基于任务成功率的自适应动作噪声,以改进深度确定性策略梯度算法的探索机制,提高了智能博弈机动策略的训练效率。最后,针对典型场景进行了数学仿真,结果表明提出的智能博弈机动策略在泛化场景下成功率仍大于90%,从而验证了方法的有效性和神经网络的泛化能力。

摘要：以高超声速飞行器为研究对象,针对俯冲段精确制导及机动突防问题,基于反馈线性化与滑模控制研究了机动突防滑模跟踪制导方法。首先设计纵向俯冲及侧向机动弹道,其次利用反馈线性化将非线性运动方程转化为线性方程,基于该线性方程利用滑模控制对已设计的弹道进行跟踪,最终将线性跟踪制导律转换到非线性系统中获得非线性滑模跟踪制导律,该制导律完全基于飞行器当前运动状态,所需的相对运动信息大大减少。CAV-H飞行器制导实例仿真表明,该方法能够实现俯冲段精确制导及机动飞行,且对初始及过程偏差具有较强的鲁棒性,能够为高超声速飞行器俯冲段制导提供有益参考。

摘要：为解决高超声速飞行器俯冲段精确制导与机动突防问题,研究了机动突防最优制导方法。针对零化视线角速率降低突防性能的问题,在俯冲平面及转弯平面内分别设计了正弦形式的视线角参考运动,同时为进一步实现俯冲精确制导,以落速最大为性能指标,利用最优控制对其进行跟踪,引入了伪控制量,以简化最优制导问题的求解,最后分析了该方法的稳定性及制导性能。以CAV-H为例进行仿真分析,仿真结果表明,该方法能够实现机动飞行,且能够高精度地满足终端落角及落点约束,可为高超声速飞行器俯冲段精确制导及机动突防提供参考。

摘要：针对高超声速飞行器俯冲段精确打击任务需求,提出了一种能够同时满足落速与落角约束的轨迹规划方法。建立了两段式轨迹规划策略,第一段采用参数化控制剖面调节飞行速度,第二段采用传统偏置比例导引律实现落角控制。将控制剖面的参数设计分解为多参数优化与单参数搜索两个问题:通过离线求解可行初始位置范围最大的多参数优化问题,提高控制剖面对初始偏差的适应性;通过在线求解带罚函数的单参数搜索问题,得到落速偏差最小的俯冲轨迹。结合高超声速飞行器模型,对所提出的俯冲轨迹规划方法进行了仿真。结果表明,该方法能够得到满足落速与落角约束的俯冲轨迹,具有较好的求解效率,且对初始状态偏差具有较强的鲁棒性。

摘要：针对高超声速飞行器俯冲段制导控制问题,提出了一种基于李代数和增量非线性动态逆的制导控制系统联合设计方法。将飞行器在俯冲段的制导目标转换为需求视线坐标系约束,在李群上建立了以当前视线坐标系与需求视线坐标系转换矩阵变化率表示的飞行器与目标的相对运动模型,同时建立以欧拉运动方程表示的飞行器姿态运动模型。针对李群上建立的相对运动方程,基于SO(3)上的广义PD控制方法设计了制导律,并针对姿态运动方程借助增量非线性动态逆方法设计了对气动干扰具有强鲁棒的姿态控制律。通过蒙特卡洛仿真试验,验证了制导控制系统联合设计方法的有效性和鲁棒性。