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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
直接力作用下的大机动高过载的快速制导技术和用于成像寻的器的高精度制导信息提取技术，是大气层外拦截器在飞行末段实现对目标直接碰撞拦截的关键。拦截器的轨道控制是通过安装在弹体上脉冲发动机实现的，发动机仅能以非连续方式工作且只提供常值推力。此外，由于通常采用红外成像导引头，拦截器与目标间的相对距离、接近速率无法直接测量，只能利用寻的器测量得到的角度信息对制导信息进行估计，受到可观性的限制，因而估计精度有限。这些都是大气层外拦截器末段制导技术所面临的难题。对此，本文进行了以下几个方面的研究：（1）建立了末段拦截过程中拦截器和目标的相对运动学关系模型，研究了轨控发动机的两种控制方式：极限开关控制方式和脉宽调制控制方式。定量分析了轨控发动机分别处于常值力和脉冲力工作状态时对拦截双方相对运动规律的作用效果，以及影响末制导律对视线转率修正能力的因素，并给出了末制导段发动机能够修正的初始视线转率上限和脱靶量的近似计算公式；（2）针对以极限开关方式控制的轨控发动机，研究了拦截非机动目标和机动目标的末段导引规律。首先，针对大气层外飞行的非机动目标的拦截题目，结合相对运动规律的特点和高制导精度的要求，基于抑制视线转率的思想提出了一种末段导引规律。根据轨控发动机的两种工作状态——常值力工作状态和脉冲力工作状态，将末制导拦截过程分为三个阶段，分段设计导引规律，让拦截器以近似于平行接近的方式拦截目标，达到脱靶量最小的目标。进一步，针对大气层外飞行的机动目标的拦截题目，根据轨控发动机作用下拦截器与目标的相对运动特点定义了拦截能力的概念，提出了仅使用相对距离和视线转率的拦截能力估计方法，使其作为开机曲线设计的一个重要参数。然后，结合开机曲线和拦截能力的估算方法提出了基于模糊逻辑的导引规律。该导引规律根据专家经验制定模糊规则，利用相对距离和拦截能力作为模糊推理系统的输入对发动机的开机曲线进行调整。最后，通过继电器方式的发动机开关机规律将模糊导引规律转换成适用于拦截器的制导指令，实现了对机动目标的成功拦截；（3）针对以脉宽调制方式来精细控制的轨控发动机，研究了拦截器的末段导引规律。此类发动机控制环节能够将由传统方式设计的导引规律生成的连续型制导指令离散化成适用于直接力机构工作的控制指令。这样，导引规律的设计可以独立于轨控发动机的离散型开关控制，其研究重点变为如何有效的利用导引头的探测信息来实现对机动目标的拦截。针对两种不同导引头所输出的探测信息来研究导引规律的形成：当视线转率和相对距离可测量时，基于非线性状态观测器提出了一种自适应导引规律；当视线转率可测量、初始相对距离和初始接近速率已知时，首先基于滑模变结构控制理论设计了一种制导规律，然后针对制导指令的抖振题目进行改进，提出了一种自适应滑模导引规律，该导引规律在目标加速度未知的情况下可以达到扩展比例导引规律的拦截效果；（4）针对成像导引头能够提供目标视觉信息的特点，使用视线角速率和目标图像的特征尺寸来构造适合于拦截机动目标的导引规律。基于小孔成像原理在视线坐标系下建立了一个引入了目标图像信息的拦截器与目标的相对运动学模型，将机动目标拦截题目转换成一个具有未知控制系数和未知时变有界外部干扰的非线性系统控制题目。由于制导系统纵向通道和横侧向通道间的耦合关系可以根据导引头的探测信息精确获得，该拦截题目被分解为两个单输入单输出系统的控制题目。采用针对带有未知控制系数的时变不确定非线性系统的鲁棒自适应控制器设计方法来解决该控制题目，提出了一种拦截机动目标的自适应导引规律，规划了该导引规律的制导系统结构。经过仿真验证，具有较好的制导精度；（5）受动能拦截器形状、体积等方面的限制，导引头通常采用单探测器，如红外成像导引头，仅能获得视线角信息。在这种情况下，欲实现复杂的制导律就必须利用仅有的角度测量信息实时估计出合适的制导信息，如视线转率、相对距离、相对速度。本文最后对基于视线角测量信息的制导信息提取题目进行了研究，分别在极坐标系和修正极坐标系下建立了用于制导信息估计的滤波方程组。使用微分几何的方法在理论上分析了该滤波估计系统的可观测性，得到了系统可观的条件：拦截器与目标间必须存在相对机动。分别应用扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波算法实现了对相对距离、接近速率、视线转率等制导信息的估计。 |
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发表于 2022-8-29 09:19:01
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