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大气层外动能拦截器制导控制技术研究进展与展望 被引量:1
1
作者 冯振欣 赵斌 +3 位作者 贾世伟 顾嘉耀 郑天宇 卢青 《空天防御》 2024年第2期22-28,共7页
大气层外高速、大机动、多目标飞行器的拦截问题已成为当前空天防御体系构建面临的重大挑战和难点。首先,对近年来国外大气层外动能拦截器技术及飞行试验现状进行了梳理和总结;其次,对大气层外单一拦截器制导控制方法和多弹协同拦截制... 大气层外高速、大机动、多目标飞行器的拦截问题已成为当前空天防御体系构建面临的重大挑战和难点。首先,对近年来国外大气层外动能拦截器技术及飞行试验现状进行了梳理和总结;其次,对大气层外单一拦截器制导控制方法和多弹协同拦截制导控制方法的研究进展进行了综述;最后,对大气层外动能拦截器未来重点开展的关键技术进行了展望,以期为未来大气层外动能拦截器技术发展提供方向性参考和借鉴。 展开更多
关键词 大气层外动能拦截器 制导控制律 多弹协同 多弹拦截
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载人登月软着陆中手动控制制导方案研究 被引量:1
2
作者 刘莹莹 吕纪远 周军 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期479-484,共6页
针对载人登月软着陆的接近段和着陆段,研究手动控制重新选址方案。首先引入了载人登月阶段划分,建立了登月舱动力学模型,然后对电视制导和舷窗制导2种手动控制选址方案进行了比较。电视制导方案中,宇航员能够直接在视场内选择新的着月点... 针对载人登月软着陆的接近段和着陆段,研究手动控制重新选址方案。首先引入了载人登月阶段划分,建立了登月舱动力学模型,然后对电视制导和舷窗制导2种手动控制选址方案进行了比较。电视制导方案中,宇航员能够直接在视场内选择新的着月点,并由自动控制系统实现对目标的制导;传统的舷窗制导要求宇航员全程参与控制,主要约束包括手动控制的延迟以及舷窗的视线范围,并且每次手动调节量有限。对2种制导方案的仿真结果表明,电视制导由于不受视线角约束,着月点可调整范围大于舷窗制导。同时电视制导对姿态机动的要求更高。并且宇航员重新选址操作进行得越早,着月点可调整范围越大。 展开更多
关键词 载人登月 软着陆 手动控制 电视制导
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基于正系统分析的不确定非线性系统性能驱动控制方法
3
作者 郭宗易 韩永麟 +1 位作者 郭建国 胡冠杰 《自动化学报》 北大核心 2025年第1期133-143,共11页
针对一类不确定非线性系统,提出一种保证系统状态满足预设边界性能函数的新型性能驱动控制(Performancedriven control,PDC)方法.不同于传统预设性能控制(Prescribed performance control,PPC)方法中对误差与边界性能函数的比值进行非... 针对一类不确定非线性系统,提出一种保证系统状态满足预设边界性能函数的新型性能驱动控制(Performancedriven control,PDC)方法.不同于传统预设性能控制(Prescribed performance control,PPC)方法中对误差与边界性能函数的比值进行非线性变换的思路,本文基于保证状态量与上下边界的两个误差量均始终非负这一思想,引入基于Metzler矩阵的正系统分析理论,并结合切换控制技术,以最终保证系统状态始终在预设性能函数之内.系统的稳定性取决于边界性能函数的选取,而不改变控制器的形式.给出针对一类不确定非线性系统的控制设计、稳定性分析和方法讨论,数值仿真例子验证了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 不确定非线性系统 预设性能 性能驱动控制 稳定性 Metzler 矩阵
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无人机群协同侦察多点目标路径规划与控制
4
作者 何通 韦亚利 +1 位作者 卢青 毕千 《空天防御》 2025年第1期31-40,共10页
以多架无人机协同侦察多个点状目标为研究背景,本文设计一种基于侦察范围覆盖的聚类算法,利用蚁群算法和一致性算法解决多点目标的路径规划与控制问题。首先,设计聚类算法将目标点进行重新整合规划,解决目标点多次重复侦察的问题;其次,... 以多架无人机协同侦察多个点状目标为研究背景,本文设计一种基于侦察范围覆盖的聚类算法,利用蚁群算法和一致性算法解决多点目标的路径规划与控制问题。首先,设计聚类算法将目标点进行重新整合规划,解决目标点多次重复侦察的问题;其次,根据整合后的目标聚类结果规划无人机的飞行路径,将聚类后的虚拟目标点生成侦察序列;最后,使用设计的控制算法完成无人机编队的队形保持和路径跟踪,使无人机集群能够保持一定的编队队形,并能够按照侦察序列完成侦察任务。根据上述算法进行仿真验证,检验了聚类算法、路径规划、无人机控制和路径控制的有效性。 展开更多
关键词 无人机集群 聚类 路径规划 协同控制
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基于高斯伪谱方法的再入飞行器预测校正制导方法研究 被引量:40
5
作者 水尊师 周军 葛致磊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1249-1255,共7页
为了提高再入制导的适应性和鲁棒性,提出了一种最优预测校正制导方法。根据伪谱方法将再入动力学微分方程约束转换为代数方程约束,将制导问题转换为不需要积分弹道的最优规划问题,利用Gauss伪谱法收敛速度快、精度高的特点,设计了航路... 为了提高再入制导的适应性和鲁棒性,提出了一种最优预测校正制导方法。根据伪谱方法将再入动力学微分方程约束转换为代数方程约束,将制导问题转换为不需要积分弹道的最优规划问题,利用Gauss伪谱法收敛速度快、精度高的特点,设计了航路点间分段优化的伪谱自适应鲁棒再入制导律,对制导律的特性进行了分析。数值仿真表明,这种再入制导律对于再入点误差不敏感,具有良好的鲁棒性,仿真表明校正时间很短,具有应用于在线制导的潜力。 展开更多
关键词 再入制导 轨迹优化 预测校正 航路制导
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终端角度约束制导及制导控制一体化方法综述 被引量:20
6
作者 赵斌 梁乐成 +1 位作者 蒋瑞民 周军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期563-579,共17页
针对制导武器终端角度约束下的制导方法和制导控制一体化方法进行综述。首先,对比分析了几种典型的终端角度约束定义,针对二维、三维交战场景构建了面向终端角度约束的制导及制导控制一体化设计的状态空间模型;其次,针对终端角度约束下... 针对制导武器终端角度约束下的制导方法和制导控制一体化方法进行综述。首先,对比分析了几种典型的终端角度约束定义,针对二维、三维交战场景构建了面向终端角度约束的制导及制导控制一体化设计的状态空间模型;其次,针对终端角度约束下的制导方法以及制导控制一体化设计方法进行分类、归纳总结与对比;最后,针对终端角度约束制导和制导控制一体化设计中存在的多约束落角控制、信息估计、落角范围估计、协同制导等问题进行了展望。 展开更多
关键词 终端角度约束 制导律 制导控制一体化 精确制导
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固体火箭的鲁棒自适应耗尽关机制导方法研究 被引量:14
7
作者 周军 潘彦鹏 呼卫军 《航天控制》 CSCD 北大核心 2013年第3期34-39,共6页
针对固体火箭的耗尽关机制导问题,提出了一种基于闭路制导和零射程线相结合的自适应耗尽关机制导方法,该方法首先利用闭路制导技术,使待增速度快速收敛;随后基于零射程线理论,设计了对关机时间变化不敏感的零射程线能量耗散管理导引律... 针对固体火箭的耗尽关机制导问题,提出了一种基于闭路制导和零射程线相结合的自适应耗尽关机制导方法,该方法首先利用闭路制导技术,使待增速度快速收敛;随后基于零射程线理论,设计了对关机时间变化不敏感的零射程线能量耗散管理导引律和末速精调导引律,提高了耗尽关机方法在推力、秒耗、关机时间随机摄动条件下的鲁棒性和自适应性以及制导精度,从而拓展了耗尽关机显示制导方法的工程化应用。 展开更多
关键词 耗尽关机 闭路制导 零射程线 鲁棒 自适应
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基于变质心控制方式的再入弹头控制模式研究 被引量:16
8
作者 林鹏 周凤岐 周军 《航天控制》 CSCD 北大核心 2007年第2期16-20,共5页
弹头变质心机动控制是通过移动弹头的质心位置,利用气动配平力矩改变弹头的飞行姿态和攻角,从而可实现弹头机动控制。本文在推导变质心弹头的动力学方程的基础上,通过分析其方程组的特点并结合弹头再入过程中的气动、速度等参数变化规律... 弹头变质心机动控制是通过移动弹头的质心位置,利用气动配平力矩改变弹头的飞行姿态和攻角,从而可实现弹头机动控制。本文在推导变质心弹头的动力学方程的基础上,通过分析其方程组的特点并结合弹头再入过程中的气动、速度等参数变化规律,给出了变质心弹头再入过程中宜采用的控制模式,为变质心弹头控制律的设计提供了理论参考。 展开更多
关键词 弹头 变质心 机动控制 控制模式
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再入飞行器变质心/RCS复合控制策略研究 被引量:7
9
作者 王霄婷 周军 林鹏 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期212-216,共5页
再入飞行器采用变质心控制不但可以保持较好的气动外形,还可以降低能量消耗增大载荷能力,但该控制对气动力依赖较强,在气动力不足时需要借助其它控制系统来实现精确控制要求。文章研究了全空域飞行情况下变质心/RCS复合控制策略。通过... 再入飞行器采用变质心控制不但可以保持较好的气动外形,还可以降低能量消耗增大载荷能力,但该控制对气动力依赖较强,在气动力不足时需要借助其它控制系统来实现精确控制要求。文章研究了全空域飞行情况下变质心/RCS复合控制策略。通过对控制受限情况下变质心控制系统力矩配平和闭环响应快速性能的分析,将变质心控制的可行性转化为重压心距不等式组解的存在性,并基于此工程估算方法给出从变质心控制切换为RCS控制的复合控制策略。最后,通过对某再入飞行器一条典型机动弹道的仿真实验,验证了复合控制策略的有效性。 展开更多
关键词 变质心控制 RCS控制 复合控制策略 再入飞行器
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导弹制导系统精度分析方法研究 被引量:10
10
作者 蒋瑞民 周军 郭建国 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2011年第5期76-79,121,共5页
在优化导弹的制导精度的研究中,针对导引头测量误差和导引头模型对导弹制导系统精度的影响,为了提高制导精度,解决非线性和随机效应引起的误差,采用蒙特卡罗法、协方差分析描述函数法和统计线性化伴随法对导弹的制导精度进行了研究。根... 在优化导弹的制导精度的研究中,针对导引头测量误差和导引头模型对导弹制导系统精度的影响,为了提高制导精度,解决非线性和随机效应引起的误差,采用蒙特卡罗法、协方差分析描述函数法和统计线性化伴随法对导弹的制导精度进行了研究。根据三种方法进行建立具有导引头测量误差和目标随机机动的非线性的导弹制导模型,在不同导引头模型下分析了导弹制导系统的精度。仿真结果表明,传统模型方法导引精度差,成为影响制导系统精度的主要因素。而采用一阶导引头模型效果好,不影响制导精度,还可以降低计算量和简化建模。 展开更多
关键词 精度分析 蒙特卡罗法 协方差分析描述函数法 统计线性化伴随方法
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基于二阶滑模控制的驾束制导导弹一体化制导系统设计(英文) 被引量:14
11
作者 周军 王婷 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1632-1637,共6页
针对驾束制导导弹,运用超扭曲二阶滑模控制理论,提出了一种一体化制导控制算法。通过充分考虑目标不确定因素以及控制回路未建模状态,建立了一体化制导控制回路的四阶状态方程。运用该状态方程的转移矩阵,重新定义了零能脱靶量(ZEM),使... 针对驾束制导导弹,运用超扭曲二阶滑模控制理论,提出了一种一体化制导控制算法。通过充分考虑目标不确定因素以及控制回路未建模状态,建立了一体化制导控制回路的四阶状态方程。运用该状态方程的转移矩阵,重新定义了零能脱靶量(ZEM),使其不再需要估计剩余时间,并将此作为滑模切换面,设计了一体化超扭曲二阶滑模制导律。通过对目标的拦截仿真,结果表明制导线偏差可在有限时间内收敛到零,从而验证了选择新定义的ZEM作为制导律的滑模切换面是有效的。数字仿真结果也表明了该一体化设计方法明显优于不考虑控制回路的传统制导律设计方法。 展开更多
关键词 一体化制导 二阶滑模控制 零能脱靶量 驾束制导
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高速飞行器俯冲段制导控制一体化综述 被引量:5
12
作者 郭建国 梁乐成 +1 位作者 周敏 蒋瑞民 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2023年第1期1-10,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 高速飞行器 制导控制一体化 俯冲段 不确定性 多约束控制 鲁棒控制
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红外拦截弹输出反馈制导控制一体化设计 被引量:4
13
作者 常晶 周军 郭建国 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期516-523,共8页
针对采用红外导引头的拦截弹,提出一种基于滑模观测器的制导控制一体化(IGC)控制方法,在导弹的部分状态已知和非匹配不确定性影响下,确保了其高精度拦截效果。首先,由于采用红外导引头的拦截弹的视线(LOS)角速率难以获取,系统将不满足... 针对采用红外导引头的拦截弹,提出一种基于滑模观测器的制导控制一体化(IGC)控制方法,在导弹的部分状态已知和非匹配不确定性影响下,确保了其高精度拦截效果。首先,由于采用红外导引头的拦截弹的视线(LOS)角速率难以获取,系统将不满足干扰估计的匹配条件,设计了一种新型滑模观测器,通过构造补偿滑模观测器,同时实现导弹的未知状态和干扰的有限时间精确估计。然后,利用未知状态和干扰估计信息,设计反步控制器实现导弹的制导控制一体化,证明了系统的有界稳定。仿真结果表明,本文提出的方法可以获得较小的脱靶量,且对存在的不确定性具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 制导控制一体化(IGC) 输出反馈 非匹配不确定性 滑模观测器(SMO) 反步法
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基于外部信息源的临近空间飞行器中制导研究 被引量:5
14
作者 呼卫军 杨业 周军 《航天控制》 CSCD 北大核心 2010年第2期23-28,35,共7页
针对用于高超声速巡航飞行器拦截的临近空间飞行器,提出了基于预测校正算法的中制导方法,基于外部预警系统所提供的目标信息,通过对影响末制导段拦截精度的空间交会角分析,给出了中制导虚拟终端目标的生成方法。利用基于单纯形算法的最... 针对用于高超声速巡航飞行器拦截的临近空间飞行器,提出了基于预测校正算法的中制导方法,基于外部预警系统所提供的目标信息,通过对影响末制导段拦截精度的空间交会角分析,给出了中制导虚拟终端目标的生成方法。利用基于单纯形算法的最优化求解算法进行预测校正算法的实现。针对中制导的实现特点,分别建立了适合的目标函数、预测方程和迭代优化算法。最终,通过仿真验证了算法的可行性和有效性,仿真结果标明,对于最大升阻比为2的飞行器,所提出的算法可基于目标的运动实时进行中制导轨迹的调整,到达期望的中制导终端点。最大位置偏差不超过500m,速度偏差小于10m/s,航迹倾角和航迹偏角小于2.5°和3.0°。 展开更多
关键词 临近空间飞行器 中制导 预测校正算法 单纯形算法
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应对机动目标的全捷联导弹制导控制一体化设计 被引量:4
15
作者 赵斌 朱传祥 +3 位作者 徐思勇 蒋瑞民 张琳 周军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期310-319,共10页
针对全捷联导引头探测器与弹体固连带来的视线(LOS)测量与弹体姿态的耦合问题,基于干扰观测器和动态面控制提出一种考虑全捷联视线角(FOV)约束的制导控制一体化(IGC)设计方法。首先建立起具有严格状态反馈形式的全捷联制导控制一体化设... 针对全捷联导引头探测器与弹体固连带来的视线(LOS)测量与弹体姿态的耦合问题,基于干扰观测器和动态面控制提出一种考虑全捷联视线角(FOV)约束的制导控制一体化(IGC)设计方法。首先建立起具有严格状态反馈形式的全捷联制导控制一体化设计模型;其次,针对目标机动和气动扰动带来的模型不确定,设计了一种非线性干扰观测器对其进行在线估计,并将其估计信息的平方引入设计过程;第三,针对全捷联模式下有限视场角凸显的状态约束问题,基于积分型障碍Lyapunov函数与动态面控制设计了一体化制导控制规律,并对闭环系统的稳定性和信号的一致有界特性进行了证明。仿真结果表明,在目标进行不同类型机动和气动扰动存在的条件下,所设计方法均能保证制导精度以及视场角满足约束条件。 展开更多
关键词 状态约束 干扰观测器 制导控制一体化 全捷联
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组合体航天器变拓扑过程中姿态稳定控制研究 被引量:3
16
作者 李磊 周军 +1 位作者 黄河 张浩 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2015年第6期80-83,187,共5页
在航天器姿态稳定性控制的研究中,由于空间站大型航天器需要通过多个航天器在轨组合完成,组合体航天器的结构在空间变化过程中,会引起质心和转动惯量等质量参数的大范围变化,从而给组合体的姿态带来较大的影响。针对组合体航天器变拓扑... 在航天器姿态稳定性控制的研究中,由于空间站大型航天器需要通过多个航天器在轨组合完成,组合体航天器的结构在空间变化过程中,会引起质心和转动惯量等质量参数的大范围变化,从而给组合体的姿态带来较大的影响。针对组合体航天器变拓扑结构过程中的大质量参数变化的特点,研究了全程滑模变结构控制方法,实现了变拓扑结构的组合体姿态稳定。上述方法能有效克服外部干扰的影响,确保了整个系统的全局鲁棒性和稳定性,计算量小,易于工程实现。数学仿真表明,在空间站90°的转位过程中,核心舱的姿态控制在1.5°之内,证明了控制方案的有效性。 展开更多
关键词 变拓扑结构 空间站转位 全程滑动模态 变结构控制 轨迹跟踪
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高超声速飞行器姿态自适应解耦控制方法研究 被引量:5
17
作者 熊嵩 周军 呼卫军 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2011年第11期59-63,共5页
研究飞行器优化姿态控制问题,高超声速飞行器具有的快时变、非线性、强耦合特性给姿态控制系统设计带来一定难度。针对飞行器的特性分析,将姿态动力学模型分解为姿态角与角速度跟踪的内、外两回路,采用动态逆方法设计了双回路控制系统结... 研究飞行器优化姿态控制问题,高超声速飞行器具有的快时变、非线性、强耦合特性给姿态控制系统设计带来一定难度。针对飞行器的特性分析,将姿态动力学模型分解为姿态角与角速度跟踪的内、外两回路,采用动态逆方法设计了双回路控制系统结构,从而在实现完全解耦的同时有效降低了设计难度。同时针对动态逆方法过于依赖精确数学模型的局限性,设计PID神经网络控制器,利用神经网络的无限逼近能力调整自身网络权重矩阵参数值,使控制器对不确定因素与未知干扰具有一定的自适应能力。在标称和拉偏情况下进行仿真,结果表明,控制姿态角的跟踪超调量可在1.5%以内,侧滑角的耦合量不足1度,满足对飞行器控制优化的要求。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 特性分析 动态逆 自适应解耦
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基于遗传算法的H_∞混合灵敏度导弹解耦控制器设计及加权函数选择方法研究 被引量:4
18
作者 刘玉玺 周军 周凤岐 《航天控制》 CSCD 北大核心 2007年第3期28-32,共5页
导弹在大攻角再入飞行过程中,偏航通道和滚动通道存在着气动交连耦合,当耦合影响较大时,采用传统的把耦合项当作随机干扰的办法来处理,容易造成系统失稳。因此采用基于H∞混合灵敏度解耦控制的方法对通道间进行解耦,对于H∞混合灵敏度... 导弹在大攻角再入飞行过程中,偏航通道和滚动通道存在着气动交连耦合,当耦合影响较大时,采用传统的把耦合项当作随机干扰的办法来处理,容易造成系统失稳。因此采用基于H∞混合灵敏度解耦控制的方法对通道间进行解耦,对于H∞混合灵敏度加权函数,通过遗传算法优化获得,并推导了H∞混合灵敏度标准型的建立过程和遗传算法优化加权函数的步骤。应用该方法,对导弹大攻角飞行过程中通道间的解耦控制进行设计。仿真表明,对参数不确定性的耦合系统,该方法具有良好的解耦性和鲁棒稳定性。 展开更多
关键词 大攻角再入 H∞混合灵敏度 解耦 遗传算法
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基于变质心/RCS复合方式的再入飞行器控制系统设计方法研究 被引量:3
19
作者 王霄婷 周军 林鹏 《航天控制》 CSCD 北大核心 2011年第4期37-42,48,共7页
再入飞行器采用变质心控制不但可以保持较好的气动外形,还可以降低能量消耗以增大载荷能力,但该控制对气动力的依赖较大,在气动力不足时需要与其他控制方式复合以实现系统响应指标。本文提出一种基于变质心控制性能分析的全空域高动态... 再入飞行器采用变质心控制不但可以保持较好的气动外形,还可以降低能量消耗以增大载荷能力,但该控制对气动力的依赖较大,在气动力不足时需要与其他控制方式复合以实现系统响应指标。本文提出一种基于变质心控制性能分析的全空域高动态特性再入飞行变质心/RCS复合控制模式,以动压和攻角偏差为逻辑判断变量,并设计了虚拟控制器与力矩分配控制器结合的变质心/RCS复合控制器。通过对某再入飞行器典型再入机动轨道的全弹道仿真和不同控制模式下定点姿态仿真,证明了该复合控制模式的有效性和优越性。 展开更多
关键词 再入飞行器 复合控制 虚拟控制器 变质心控制
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驾束制导导弹一体化制导控制系统设计 被引量:4
20
作者 王婷 周军 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期173-177,共5页
针对驾束制导导弹,运用超扭曲二阶滑模控制理论,提出了一种一体化制导控制系统设计方法。通过联立制导回路与弹体动力学方程,建立了一体化制导控制回路的四阶状态方程。运用该状态方程的转移矩阵,重新定义了零能脱靶量(ZEM),使其不再需... 针对驾束制导导弹,运用超扭曲二阶滑模控制理论,提出了一种一体化制导控制系统设计方法。通过联立制导回路与弹体动力学方程,建立了一体化制导控制回路的四阶状态方程。运用该状态方程的转移矩阵,重新定义了零能脱靶量(ZEM),使其不再需要估计剩余时间,并将此作为滑模切换面,设计了一体化超扭曲二阶滑模制导控制系统。通过对目标的拦截仿真,结果表明制导线偏差可在有限时间内收敛到零,从而验证了该一体化设计方法的有效性。通过与传统制导控制分开设计法作仿真比较,证明了该方法的优越性。 展开更多
关键词 一体化制导控制 二阶滑模控制 零能脱靶量 驾束制导
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