【摘 要】
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随着导弹技术的日益发展,导弹机动突防能力越来越强,依靠单枚导弹或多枚无协同导弹对机动目标实现成功拦截的难度越来越大。基于协同的多导弹系统具有作战范围大、毁伤效果强、突防或拦截的成功率高等特点,是实施饱和攻击和高效拦截的有效手段,已成为未来新型作战的研究热点之一。论文以多导弹协同拦截问题为背景,开展基于观测器的目标机动估计和考虑视线角约束的协同制导研究,以提高目标机动信息未知情况下多拦截弹系统的制导
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随着导弹技术的日益发展,导弹机动突防能力越来越强,依靠单枚导弹或多枚无协同导弹对机动目标实现成功拦截的难度越来越大。基于协同的多导弹系统具有作战范围大、毁伤效果强、突防或拦截的成功率高等特点,是实施饱和攻击和高效拦截的有效手段,已成为未来新型作战的研究热点之一。论文以多导弹协同拦截问题为背景,开展基于观测器的目标机动估计和考虑视线角约束的协同制导研究,以提高目标机动信息未知情况下多拦截弹系统的制导精度,主要研究内容包括:(1)针对拦截过程中目标机动信息难以精确测量的问题,将目标机动视为协同拦截系统的外部干扰输入,进行目标机动估计。设计了用于目标机动估计的固定时间收敛干扰观测器,基于滑模控制和固定时间控制理论分析了所设计观测器的快速收敛性能,并通过仿真实验验证了所设计目标机动观测器的有效性。(2)针对多拦截弹以期望视线角同时拦截机动目标的问题,以剩余时间估计值为协调变量,设计了同时满足脱靶量和视线角约束的三维协同制导律。首先,基于固定时间控制理论设计了视线方向上的制导指令,可以确保所有导弹的剩余时间在固定时间内收敛到一致。然后,在视线倾角和视线偏角方向上基于滑模控制理论设计了相应的制导指令,可以保证各导弹的视线倾角和视线偏角在固定时间内收敛到期望值。最后,通过数值仿真实验验证了所提出三维协同制导律的有效性。(3)为了降低剩余时间估计值引入的误差,并避免抖振现象和奇异现象,引入弹目距离为协调变量,基于积分滑模理论设计了考虑视线角约束的三维协同制导律。通过理论分析,证明了所设计的三维协同制导律能确保所有导弹的弹目距离和相对运动速度均能在固定时间内快速收敛到一致,视线倾角和视线偏角能在固定时间内快速收敛到期望值。数值仿真实验表明所设计的积分滑模三维协同制导律可用于拦截不同的机动目标,且制导律的收敛时间上界与初始状态无关。
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