检索结果-内蒙古大学图书馆

中国科学：技术科学 2012年第3期42卷 378-387页

作者：徐明亮陈克俊刘鲁华汤国建国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

针对高超声速飞行器同时满足终端约束及过程约束的再入滑翔制导问题,提出了一种全新的准平衡滑翔自适应制导方法.该方法充分利用升力式再入飞行中的准平衡滑翔现象,并以准平衡滑翔条件(QEGC)为核心,一方面,利用QEGC的特定弹道形式实现... 详细信息

针对高超声速飞行器同时满足终端约束及过程约束的再入滑翔制导问题,提出了一种全新的准平衡滑翔自适应制导方法.该方法充分利用升力式再入飞行中的准平衡滑翔现象,并以准平衡滑翔条件(QEGC)为核心,一方面,利用QEGC的特定弹道形式实现对终端速度及射程的精确解析预测;另一方面,借助QEGC将传统预测类制导方法难以处理的飞行过程约束转化为攻角约束.该算法不依赖于标准轨迹,实现了制导指令倾侧角及攻角均采用解析公式实时解算,使制导方法具备了自适应能力.CAV-H飞行器制导实例仿真表明,该制导方法能够导引飞行器平衡滑翔飞行,满足终端约束和过程约束,并且对任务临时改变具有自适应性.该制导方法的鲁棒性通过Monte Carlo仿真得到验证.

关键词：高超声速飞行器再入制导准平衡滑翔自适应制导解析预测-校正

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准平衡滑翔轨迹在线规划与跟踪制导方法研究

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航天控制 2016年第5期34卷 33-38,45页

作者：杨丁刘明汤国建刘鲁华宋建强国防科学技术大学航天科学与工程学院长沙410073 空间物理重点实验室北京100076

针对飞行器在线轨迹规划问题提出一种基于准平衡滑翔条件的轨迹在线规划方法及利用PID控制器实现的全状态跟踪制导方法。利用准平衡滑翔条件推导了高度、速度及航程等关键参数之间的解析关系,基于此条件结合飞行器当前状态与终端约束实... 详细信息

针对飞行器在线轨迹规划问题提出一种基于准平衡滑翔条件的轨迹在线规划方法及利用PID控制器实现的全状态跟踪制导方法。利用准平衡滑翔条件推导了高度、速度及航程等关键参数之间的解析关系,基于此条件结合飞行器当前状态与终端约束实现了物理可实现的滑翔轨迹快速规划;根据需要的速度和高度反馈量设计了PID控制器,实现纵向轨迹跟踪,通过飞行器航向误差走廊保证了飞行航向。仿真算例验证了该方法能实现轨迹在线规划,并对外部偏差具有较强的鲁棒性。

关键词：准平衡滑翔在线轨迹规划跟踪制导

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高超声速飞行器剩余航程智能预测方法

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飞行力学 2025年第2期 76-81页

作者：陈涛鲜勇任乐亮火箭军工程大学

为适应滑翔式高超声速飞行器在线突防轨迹规划面临的高精度、快速剩余航程预测需求，克服传统剩余航程预测方法难以兼顾预测速度和精度问题，提出了一种基于神经网络的智能预测方法。首先，基于航迹角负反馈的准平衡滑翔模型设计了样本... 详细信息

为适应滑翔式高超声速飞行器在线突防轨迹规划面临的高精度、快速剩余航程预测需求，克服传统剩余航程预测方法难以兼顾预测速度和精度问题，提出了一种基于神经网络的智能预测方法。首先，基于航迹角负反馈的准平衡滑翔模型设计了样本生成方法。然后，建立了以高度、速度和航迹角为输入，剩余飞行航程为输出的神经网络模型，实现了滑翔段全程高精度快速剩余航程预测。最后，开展了仿真验证及结果分析。研究结果表明，剩余航程预测的准确率达到了99.87%,相比于解析估计公式法准确率提高了7.94%,同时在预测速度上要远快于精确求解方法。

关键词：高超声速飞行器航程预测神经网络准平衡滑翔

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基于能量和解析预测校正的滑翔制导

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系统工程与电子技术 2013年第12期35卷 2582-2588页

作者：曾宪法王洁瑶王小虎北京控制与电子技术研究所北京100038 北京机电工程总体设计部北京100854

针对高超声速滑翔问题,提出了一种基于能量和解析预测校正的滑翔制导方法。所提方法分纵向制导和侧向制导两部分。在纵向,利用准平衡滑翔条件建立了待飞距离与能量、倾侧角之间的解析数学关系,实现了对待飞距离的解析预测,并结合校正算... 详细信息

针对高超声速滑翔问题,提出了一种基于能量和解析预测校正的滑翔制导方法。所提方法分纵向制导和侧向制导两部分。在纵向,利用准平衡滑翔条件建立了待飞距离与能量、倾侧角之间的解析数学关系,实现了对待飞距离的解析预测,并结合校正算法在线确定倾侧角指令大小,以满足对待飞距离和能量的要求,同时为了实现准平衡滑翔和满足终端高度、速度约束,进一步提出了基于高度的攻角指令调节方法;在侧向,提出了一种基于横程和待飞距离的侧向运动边界,以确定倾侧角符号和控制终端侧向偏差。与传统数值预测校正制导方法相比,所提方法的计算量和耗时显著减小,并且具有较好的精度和适应性。

关键词：高超声速滑翔再入制导准平衡滑翔解析预测校正

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高超声速滑翔飞行器解析协同再入制导

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宇航学报 2023年第5期44卷 731-742页

作者：刘旭李响王晓鹏北京理工大学宇航学院北京100081 上海机电工程研究所上海200233

为实现多高超声速滑翔飞行器的协同再入,提出一种基于剩余飞行时间和剩余飞行距离估计解析解的协同再入制导方法。基于准平衡滑翔条件推导了滑翔段剩余飞行时间和剩余飞行距离估计的解析表达式;通过攻角指令设计使飞行器快速进入并保持... 详细信息

为实现多高超声速滑翔飞行器的协同再入,提出一种基于剩余飞行时间和剩余飞行距离估计解析解的协同再入制导方法。基于准平衡滑翔条件推导了滑翔段剩余飞行时间和剩余飞行距离估计的解析表达式;通过攻角指令设计使飞行器快速进入并保持准平衡滑翔飞行,为时间协同提供有利条件;将纵向升阻比作为设计量,利用数值算法进行预测校正,结合航向角误差走廊得到倾侧角指令,实现了时间约束下的再入制导。基于此,设计了多飞行器协同再入策略,最终实现多飞行器绝对时间约束下的协同再入制导飞行。分别在标称条件和不确定条件下进行仿真,结果表明本研究提出方法具备一定的时间调节能力和对干扰的鲁棒性。

关键词：高超声速飞行器再入制导剩余时间预测校正准平衡滑翔

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高超声速飞行器纵向平面滑翔飞行制导控制方法

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国防科技大学学报 2017年第1期39卷 58-66页

作者：王建华刘鲁华王鹏汤国建国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

针对高超声速飞行器纵向平面内准平衡滑翔制导控制问题,提出一种基于动态面控制和滑模控制的制导与姿态控制系统设计方法。建立高超声速飞行器纵向平面质心和绕质心运动模型,以航程预测-校正控制为出发点得到期望速度倾角并结合飞行器... 详细信息

针对高超声速飞行器纵向平面内准平衡滑翔制导控制问题,提出一种基于动态面控制和滑模控制的制导与姿态控制系统设计方法。建立高超声速飞行器纵向平面质心和绕质心运动模型,以航程预测-校正控制为出发点得到期望速度倾角并结合飞行器纵向模型中速度倾角、攻角和俯仰角速率间的关系,利用动态面控制方法、终端滑模控制和二阶滑模控制方法完成高超声速飞行器纵向平面内制导与姿控系统设计。基于偏导系数矩阵形式的通用高超声速飞行器气动模型,完成期望攻角和左右升降舵偏角指令的解析计算。通过高超声速飞行器对该制导控制系统设计方法的有效性和鲁棒性进行仿真验证。根据数值仿真结果,系统阐述了高超声速飞行器进入准平衡滑翔飞行前后制导控制系统工作的特点,进而总结了从初始下降段到准平衡滑翔段交班飞行阶段制导控制系统设计需要注意的问题。

关键词：高超声速飞行器制导控制系统动态面控制准平衡滑翔纵向平面

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高超声速滑翔飞行器约束预测校正再入制导

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飞行力学 2012年第2期30卷 175-180页

作者：王智唐硕闫晓东西北工业大学航天学院陕西西安710072

针对大升阻比高超声速滑翔飞行器的再入制导问题,将再入轨迹划分为初始下降段、过渡段和准平衡滑翔段。初始下降段采用定倾侧角飞行,过渡段在最大倾侧角附近飞行,准平衡滑翔段利用数值预测校正方法和准平衡滑翔条件在线设计同时满足过... 详细信息

针对大升阻比高超声速滑翔飞行器的再入制导问题,将再入轨迹划分为初始下降段、过渡段和准平衡滑翔段。初始下降段采用定倾侧角飞行,过渡段在最大倾侧角附近飞行,准平衡滑翔段利用数值预测校正方法和准平衡滑翔条件在线设计同时满足过程约束和终端约束的倾侧角制导律。通过标准条件和扰动条件下的仿真结果表明,这种制导律在满足各种约束的条件下,不仅能够达到较高的精度,而且对初始误差具有良好的鲁棒性,能够应付再入时各种不确定性因素的影响。

关键词：再入制导预测校正准平衡滑翔高超声速滑翔飞行器

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一种无动力条件下的再入滑翔飞行编队制导方法

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飞行力学 2023年第4期41卷 74-80页

作者：沈馨李响张后军郭宇恒刘旭北京理工大学宇航学院北京100081 北京机电工程研究所北京100083

根据无动力再入滑翔飞行器的飞行特点,以再入滑翔飞行器为对象,构建了一种无动力条件下的编队制导方法。再入滑翔飞行编队采用“领航-跟随”方式,通过气动阻力调节速度达到编队目的。针对气动阻力与气动升力密切耦合,严格的三维编队位... 详细信息

根据无动力再入滑翔飞行器的飞行特点,以再入滑翔飞行器为对象,构建了一种无动力条件下的编队制导方法。再入滑翔飞行编队采用“领航-跟随”方式,通过气动阻力调节速度达到编队目的。针对气动阻力与气动升力密切耦合,严格的三维编队位置约束难以满足的问题,放宽高度方向位置约束,代之以准平衡滑翔反馈。针对无动力再入飞行时间长、距离远、速度调节能力弱的客观现实,将整个再入飞行编队分为编队形成和编队保持两个阶段,并采取不同的制导律,且在形成阶段限制领航者不做横向机动。仿真结果表明,该方法能够导引飞行器较快地形成编队且保持指定的队形飞行到交班点。

关键词：编队飞行再入制导准平衡滑翔时间协同

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助推-滑翔飞行器自适应全程制导方法研究

助推-滑翔飞行器自适应全程制导方法研究

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作者：朱建文国防科学技术大学

学位级别：博士

助推-滑翔飞行器以其远程打击和大范围机动能力,已成为航天领域发展的重点与热点。论文以实现自适应全程制导为目标,基于对各飞行阶段弹道特性与制导任务的分析,研究非程序助推制导问题、脱离标准弹道的自适应滑翔制导问题以及考虑机动... 详细信息

助推-滑翔飞行器以其远程打击和大范围机动能力,已成为航天领域发展的重点与热点。论文以实现自适应全程制导为目标,基于对各飞行阶段弹道特性与制导任务的分析,研究非程序助推制导问题、脱离标准弹道的自适应滑翔制导问题以及考虑机动突防的俯冲三维制导问题。研究了终端能量大范围可调的低弹道非程序助推制导方法。1)设计了用于第一级制导的攻角控制模型,并利用牛顿迭代方法计算了制导参数;2)在速度坐标系下建立了制导模型,以能量最优为性能指标设计了能够满足终端高度与速度倾角约束的解析最优制导律;3)利用Radou Pseudospectral Method（RPM）优化方法分析了助推终端能量调节域,提出了剩余能量在各级的分配策略,进而利用预测校正方法控制终端速度大小,实现了终端能量大范围可调。该方法不依赖标准飞行程序,对不同的制导任务和偏差条件具有良好的适应性。基于准平衡滑翔条件,提出了多约束最优制导方法和终端速度预测校正制导方法。1)为规避禁飞区,根据初始滑翔弹道与禁飞区的相对位置关系筛选了待规避禁飞区,并确定了视线角增量最小的绕飞边界值;2)基于准平衡滑翔条件建立了最优制导模型,以能量最优为性能指标推导了能够满足终端经纬度、高度以及速度倾角约束的解析最优制导律;3)分析了不同受力对终端速度的影响,利用解析预测校正方法计算侧向机动幅值以控制速度大小,并将过程约束转化为攻角约束以保证制导目标的顺利实现。该方法无需设计标准轨迹,能够高精度满足终端多种约束条件。脱离准平衡滑翔条件,提出了基于气动在线辨识的鲁棒自适应滑翔制导方法。1)建立了高度控制模型与航向误差控制模型,纵向提出了分层制导策略控制飞行器达到平衡滑翔状态,并满足终端经纬度、高度以及速度倾角约束;侧向推导了能够实时消除航向误差的解析最优制导律;2)研究了基于升阻比的速度预测方法,提出了剩余能量耗散与自适应制导的协调控制策略;3)建立了气动系数模型,基于EKF对未知参数的在线估计值计算攻角指令以提高鲁棒性。该方法能够脱离准平衡滑翔条件完成制导任务,其鲁棒性可通过EKF气动系数在线辨识得以提高。基于H∞滤波与H∞控制理论,研究了考虑俯冲运动耦合特性的三维鲁棒制导方法。1)根据飞行器与目标的相对运动关系,建立了俯冲三维相对运动方程,并引入了耦合系数以分析纵向与侧向运动的耦合特性;2)为高精度强鲁棒地满足俯冲终端落点、落角以及入射方位角约束,采用H∞滤波方法估计未知信息,利用H∞鲁棒控制方法设计了俯冲制导律,并基于滤波输出值解算制导指令。研究表明三维运动方程能够描述俯冲运动的耦合特性,H∞滤波及控制方法的综合利用能够增强制导的高精度性与鲁棒性。针对俯冲机动突防问题,提出了考虑制导精度的机动飞行实现方法与最优机动策略。1)针对俯冲机动制导问题,设计了能够满足终端约束并可实现机动飞行的俯冲弹道,利用滑模控制方法设计了跟踪制导律;2)为实现俯冲最优机动,基于三维耦合制导律建立了机动控制模型,构建了由速度与过载组成的突防性能评价指标,分别在拦截遭遇时刻确定及不确定两种情况下设计了最优机动策略;3)综合考虑制导精度及飞行器控制能力约束,重构了原性能指标及机动策略,以此为基础分析了俯冲机动突防性能,并设计了俯冲最优机动弹道。研究表明该策略能够有效提高俯冲突防性能,并可降低机动飞行对制导精度的影响。论文拓展了助推-滑翔飞行器自适应全程制导问题与突防问题的研究范畴。研究紧密结合实际,对发展未来新型运载器、大气层内高超声速滑翔飞行器以及再入机动弹头具有重要借鉴意义。

关键词：助推-滑翔飞行器多级助推准平衡滑翔俯冲攻击最优制导预测-校正自适应制导规避制导机动突防

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基于三维剖面的滑翔飞行器弹道规划与制导方法研究

基于三维剖面的滑翔飞行器弹道规划与制导方法研究

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作者：张远龙国防科技大学

学位级别：博士

受多种严苛过程约束的影响和强运动耦合关系的制约,传统方法在解决滑翔飞行器目标点大范围变更、强约束复杂任务条件下的弹道生成问题时,存在由于机动能力未能充分释放而无法到达目标点的风险。针对这一问题,以充分发挥飞行器的横侧向... 详细信息

受多种严苛过程约束的影响和强运动耦合关系的制约,传统方法在解决滑翔飞行器目标点大范围变更、强约束复杂任务条件下的弹道生成问题时,存在由于机动能力未能充分释放而无法到达目标点的风险。针对这一问题,以充分发挥飞行器的横侧向机动能力为目标,论文基于三维剖面开展了三维飞行走廊的建模及机动能力分析、面向复杂飞行任务的三维剖面规划方法、强约束复杂任务的三维剖面弹道优化设计方法以及基于三维剖面的跟踪制导方法等相关技术问题的探讨和研究。首先,建立了基于三维剖面的飞行走廊模型,并以此为基础分别探讨了确定和不确定条件下表征飞行器机动能力的滑翔终端覆盖区域求解方法。为确保三维剖面规划的可行性,建立了以最大动压、过载以及驻点热流等典型过程约束为边界的纵、侧向飞行走廊模型和三维飞行走廊模型,并分析了走廊模型中关键参数的影响特性。利用建立的三维飞行走廊模型,提出了一种侧向优先的三维剖面覆盖区域计算方法。进一步,通过对实际飞行过程中典型飞行器本体与飞行环境不确定性因素的建模和影响特性分析,研究给出了一种求解不确定性因素对覆盖区域影响的快速估算方法。其次,针对复杂飞行任务下滑翔弹道规划问题,提出了一种基于分层策略的三维剖面规划方法。为了获得满足任务需求的滑翔弹道,首先建立了三维剖面的弹道规划模型,详细阐述了滑翔段弹道规划的数学描述、三维剖面弹道规划的可行性以及三维剖面弹道规划的策略。其次,针对典型任务研究了一种基于需要航程的三维剖面规划方法。对于考虑航路点和禁飞区约束的复杂飞行任务,提出了一种优先满足侧向机动任务需求的三维剖面规划方法。基于分平面策略,在规划满足航路点或禁飞区约束的侧向剖面后,再迭代纵向剖面产生需要的三维剖面。最后,设计了一种比例跟踪器并对前述方法进行仿真验证。进一步,针对强约束复杂飞行任务的滑翔弹道优化设计问题,分别研究了基于序列二次规划方法(SQP)的三维剖面优化设计方法和基于高斯伪谱法的三维剖面弹道优化设计方法。为确保设计弹道沿参考高度剖面飞行,提出了一种基于准平衡滑翔修正条件的三维剖面规划方法,并给出了相应的滑翔终端覆盖区域。在此基础上,利用SQP对离散化的侧向剖面进行优化计算,使生成的弹道同时满足高度剖面约束和禁飞区等复杂飞行任务的要求。针对有限航程大吸热模拟的弹道设计问题,通过建立增广吸热量的归一化运动模型,基于三维剖面弹道规划思想探索了一种基于高斯伪谱法的热试验模拟弹道优化设计方法。最后,针对实际飞行中存在扰动时的弹道跟踪问题,提出了一种基于三维剖面在线更新的跟踪制导方法。为了更好聚焦于三维剖面在线更新策略的研究,首先针对典型任务,设计了一种参数化的初始三维剖面快速生成器。其次,为确保受扰动后标准轨迹仍满足任务要求,提出了一种基于横程控制的三维剖面在线更新策略,结合剖面跟踪器和标准轨迹跟踪器形成了基于标准剖面和标准轨迹的三维跟踪制导方法。最后,利用通用滑翔飞行器模型(CAV-H)进行仿真实验,并对比分析了两种方法的制导性能。论文深入探讨了三维剖面弹道规划与制导方法的必要性和可行性,丰富和拓展了基于三维剖面的弹道规划思想和方法。论文的研究工作对促进滑翔飞行器机动能力的提高,尤其是对以大范围横侧向机动飞行任务为主的标准剖面弹道规划与制导方法具有一定的理论意义和应用价值。

关键词：高超声速滑翔飞行器弹道规划制导三维剖面覆盖区域计算禁飞区航路点准平衡滑翔

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