导弹是一种制导武器,其制导控制系统包含两个重要的组成部分,即导引系统和稳定控制系统。其中,导引系统的主要作用是“制导”,它通过测量导弹和目标之间的相对位置和运动信息,或者测量导弹实际飞行航迹和指定航迹之间的偏差,按照预定制导律计算生成导引指令。稳定控制系统的主要作用是“控制”,它不仅维持导弹在飞行过程中的稳定性,还按照导引指令操纵导弹调整姿态。导弹制导控制系统的设计工作受到诸多因素的影响,如参数摄动、模型不确定性、外界干扰等,这些因素严重影响了导弹的制导性能。为了提高导弹命中精度,增强抗干扰能力逐渐成为导弹制导控制系统的一个重要研究目标。其中,由于主动抗干扰技术设计思路简单,能够快速抑制干扰影响,因此获得了学术界的广泛认可并被成功应用于导弹系统的设计。本论文针对多种干扰的影响,研究了主动抗干扰技术在导弹制导控制系统中的应用。主要内容包括:考虑参数时变的自适应导弹自动驾驶仪设计研究,考虑自动驾驶仪动态基于非线性干扰观测器的导弹三维制导律研究,考虑自动驾驶仪动态基于广义比例积分干扰观测器的导弹三维制导律研究,以及复合次最优导弹三维制导律研究。论文的主要研究内容如下:一、针对导弹稳定控制系统参数时变的特点,设计了一种具有自适应干扰观测器的复合自动驾驶仪。首先将自动驾驶仪模型非线性耦合部分视为部分干扰,实现了三个通道的分离。其次设计线性干扰观测器估计集总干扰。然后基于一维插值算法,使线性干扰观测器中的名义模型随飞行状态自适应变化。最后针对模型线性部分设计状态反馈,并结合基于集总干扰估计值的前馈补偿,获得一种复合自动驾驶仪。仿真结果表明所设计的自动驾驶仪在参数时变情况下,提高了线性干扰观测器的观测性能和导弹稳定控制系统的鲁棒性。二、考虑一阶自动驾驶仪动态的影响,针对三维空间中导弹打击未知目标的问题,设计了一种抗干扰的复合三维制导律。首先采用一阶惯性环节模拟自动驾驶仪动态。然后将未知目标加速度视为干扰,并设计非线性干扰观测器对其进行估计。最后基于反步控制方法将目标加速度的估计值融入虚拟控制量的设计,实现了不匹配干扰的前馈补偿。仿真结果说明所设计的非线性干扰观测器能够准确估计常值/慢变类型的目标加速度,基于此开发的复合三维制导律能够有效增强导弹导引系统的鲁棒性。三、由于非线性干扰观测器只适用于估计常值/慢变类型的干扰,本论文为提高工程实用性改进了前述复合三维制导律。考虑目标加速度无法精确测量的问题,针对带一阶自动驾驶仪动态的导弹导引系统模型,设计了一种基于广义比例积分干扰观测器的复合三维制导律。首先在三维弹-目追击模型中引入一阶惯性环节模拟的自动驾驶仪动态。其次将未知目标加速度视为干扰,并且此干扰是不匹配的。然后设计广义比例积分干扰观测器估计未知目标加速度及其各阶导数。最后通过反步控制方法,在虚拟控制量中纳入目标加速度的估计值,从而实现了前馈补偿。仿真部分对比了基于广义比例积分干扰观测器和非线性干扰观测器的两种复合三维制导律。仿真结果说明广义比例积分干扰观测器能够准确估计以多项式表示的目标加速度,基于此开发的复合三维制导律的工程应用范围更广。四、针对导弹三维制导律的优化问题,设计了一种抗干扰的三维次最优制导律。首先针对不考虑目标机动的三维弹-目追击模型,基于θ-D方法设计三维次最优制导律。然后将目标加速度视为干扰,并设计非线性干扰观测器获取其估计值。最后基于目标加速度的估计值,通过前馈控制的方法补偿目标加速度的影响。仿真部分研究了非线性干扰观测器的引入对三维次最优制导律的影响。仿真结果说明所设计的复合三维次最优制导律显著提高了导弹的制导精度。