《高超聲速再入滑翔飛行器多約束全局滑模精確制導研究》是依託北京理工大學，由盛永智擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高超聲速再入滑翔飛行器多約束全局滑模精確制導研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：盛永智
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
項目針對高超聲速再入滑翔飛行器的制導問題，開展多約束、強魯棒、精確打擊的制導技術研究。針對高超聲速再入滑翔飛行器滑翔段的快時變、強不確定性特點，結合PD+技術和積分滑模控制理論，提出一種變增益的新型積分滑模製導技術，改善系統回響動態特性，滿足多約束的需求，解決滑翔段的魯棒精確制導問題；針對高超聲速再入滑翔飛行器末制導段精確打擊和提高彈頭毀傷效果的需求，結合狀態相關黎卡提方程技術和積分滑模控制理論，提出一種碰撞角約束的次優積分全局魯棒滑模末制導技術，同時滿足制導系統的多約束、次優性和魯棒性要求，解決在擾動未知情況下的精確打擊問題；針對高超聲速再入滑翔飛行器末制導段提高應對反導防禦系統的突防能力，達到提高摧毀目標機率的需求，結合時變滑模控制理論和最最佳化理論，提出一種同時滿足碰撞角和碰撞時間約束的全局魯棒滑模末制導技術，解決又進一步對碰撞時間提出要求的多彈齊射或協同打擊的多約束末制導問題。
結題摘要
末制導的首要任務是實現最小的脫靶量。然而，在現代制導律設計中，碰撞角、碰撞時間和碰撞速度等終端約束對於末制導任務而言也同樣非常重要。本文針對高超聲速滑翔飛行器多約束全局滑模精確制導問題開展了研究。 首先，考慮飛行器滑翔飛行的任務需求以及飛行器軌跡設計的約束條件，包括動壓、過載、熱流及擬平衡滑翔等過程約束、終端約束以及控制量約束，確定飛行器安全再入走廊變界。建立升力式飛行器滑翔段軌跡最佳化問題數學描述，開展基於高斯偽譜法的軌跡最佳化研究，計算得到了滿足最大射程條件下的最優彈道，並對飛行器飛行性能進行了分析。針對常規狀態相關Riccati方程(SDRE)制導律的動態回響問題，本文在常規SDRE性能指標中引入導數項得到改進SDRE跟蹤制導律，該方法能夠有效改善系統的動態回響特性，在保證較小超調量的同時加快了收斂速度。進一步針對該方法的高敏感性問題，引入積分滑模，設計最優積分滑模跟蹤制導律，在獲取最優性能的同時提高了系統的魯棒性。 其次，開展了基於次優SDRE的有限時間收斂末制導技術研究。通過引入狀態相關權重矩陣，消除了制導系統對剩餘飛行時間信息的依賴，保證了系統狀態的終端精度。進一步引入視線信息對制導律進行了改進，擴大了可實現的碰撞角範圍。 最後，針對飛彈對目標的協同打擊問題，開展了碰撞角和碰撞時間同時約束的末制導技術研究。開展有限時間時變滑模製導技術研究。基於非線性系統模型提出了一種雙參數時變滑模面，並給出了滿足終端約束的參數設計原則。通過引入新的參考坐標系，提高了制導系統對初始指向誤差的容限並擴展了可實現的碰撞角範圍。利用時變滑模的全局滑模特性，給出了系統狀態解析解，實現了對飛行狀態的離線分析和預測。
