摘要：针对滑翔飞行器时间可控再入制导问题,提出了一种基于阻力加速度-能量剖面解析设计、在线自适应解析更新及鲁棒跟踪算法的时间可控再入制导方法。首先,设计了基于走廊边界双参数插值的多段光滑阻力加速度标准剖面,并给出了终端当地弹道倾角等多种约束的施加方法;推导了考虑地球自转影响的待飞时间、航程解析预测表达式,进而通过校正双剖面参数完成标准剖面的高精度解析设计。随后,设计了一种基于双/单参数顺序求解模式的阻力加速度剖面在线自适应更新策略,可根据实时态势进行两种剖面更新算法的自适应切换,完成待飞剖面的自适应解析更新,同时满足终端能量、当地弹道倾角、航程及飞行时间约束要求。在此基础上,设计了标准剖面跟踪算法和时间可控再入解析制导算法框架,实现了制导指令的在线快速生成。最终,以CAV-H再入滑翔为例进行仿真,验证了本文方法的有效性、快速性及多任务适用性;与现有基于解析预测校正的方法相比,所提方法具有较高的时间、航程及终端状态的控制精度;与现有基于标准剖面的方法相比,所提方法具有较高的计算效率和较大的时间可调范围。

摘要：针对高超声速再入滑翔飞行器(hypersonic reentry glide vehicle,HRGV)跟踪难的问题,提出了一种基于奇异值分解的自适应无迹卡尔曼滤波跟踪算法(adaptive unscented Kalman filter tracking algorithm based on singular value decomposition,SVDA-UKF)。根据此类目标的特点,首先在气动力模型基础上建立了目标状态方程,以及将目标量测量转换至东北天坐标系下建立了量测方程。其次,采用UKF算法,并在此基础上,分别通过改用间接量测更新、引入协方差矩阵的奇异值分解、设计多位自适应因子进行改进。最后,结合HRGV目标的三类滑翔轨迹进行跟踪仿真。结果表明,SVDA-UKF算法在加快计算速度的同时,还提高了滤波精度以及可靠性,实现了对HRGV目标的良好跟踪。

摘要：建立了升力体再入滑翔飞行器的气动模型和多约束模型。多约束模型除了包括热流密度、气动过载、动压和终端约束等典型约束外,还建立了更符合实际任务的路径点和禁飞区约束模型,并利用路径点、禁飞区和终端约束划分弹道,在各段分别使用高斯伪谱法进行弹道求解,将多段多约束的最优控制问题转换为非线性规划问题。改进的准平衡滑翔条件保证了弹道平缓。最后通过Matlab仿真计算验证了所用分段高斯伪谱法规划弹道比传统的高斯伪谱法具有更精确的优化结果和更高的优化效率。

摘要：为给高超声速滑翔目标态势与威胁评估、拦截防御等提供先验知识,提出一种多层递阶轨迹预测方法。该方法借鉴多层递阶预测理论对预测模型进行随机补偿,将轨迹预测问题分解成气动参数和模型误差的混合预测以及在此基础上对目标轨迹的预测。方法首先利用气动参数增广状态向量进行动力学建模,对气动参数和模型误差进行混合估计,根据参数估计值进行时间序列预测。然后,在参数预测的基础上,利用动力学模型积分预测目标轨迹。仿真设计了2种有规律的飞行模式仿真场景,分析跟踪与预测时间对预测精度的影响,结果表明算法具有稳定可靠的轨迹预测能力。

摘要：针对飞行器再入滑翔过程,提出一种跟踪优化弹道的BPNN(BP neural network)预测制导方法。首先着眼于多约束下弹道生成的快速性,利用hp-自适应伪谱法进行弹道优化;然后利用弹道样本数据训练BPNN,建立飞行状态参数与终端状态参数之间的非线性映射关系,实现对终端状态的预测;最后为制导律设计了双层线性反馈校正算法,从而完成预测制导关键环节。仿真算例该表明制导方法能够良好地满足再入飞行约束和终端约束,同时可以较好地实现对优化弹道的跟踪,并具有一定的鲁棒性和航程适应性。

摘要：为了解决再入飞行过程中,飞行器故障时的姿态控制问题。提出了一种故障检测策略和在故障状态下的姿态控制方法。首先,设计了非线性故障检测观测器,通过姿态角观测误差阈值确定故障是否发生。其次,使用自适应控制技术和滑模控制技术实现了故障情况下的再入飞行器姿态控制。最后,通过数值仿真算例,测试了经典双回路控制律和提出的容错控制律下的姿态指令跟踪效果,证明了提出的容错控制策略的有效性。