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内容简介

　　《带约束的末制导律与伪谱法轨迹优化》主要讲述了带落角和末端攻角约束的最优末制导律;带落角约束针对静止目标的一般加权最优末制导律；终端多约束条件下针对静止目标的剩余时间末制导律;多约束条件下针对运动目标的偏置比例导引律;轨迹优化的数学模型和多区间伪谱法的基本原理;自适应Radau伪谱轨迹优化算法;基于自适应伪谱法的再入轨迹快速优化与分析;基于hp-Radau伪谱法的再入飞行器实时最优制导方法;Radau伪谱方法的收敛性分析。

目录

第1章 绪论
1.1 背景与意义
1.2 约束条件下的末制导律研究现状
1.2.1 带落角约束的末制导律
1.2.2 多约束条件下的末制导律
1.2.3 考虑自动驾驶仪动态特性带落角约束的末制导律
1.3 轨迹优化数值方法研究现状
1.3.1 轨迹优化的一般性描述
1.3.2 间接法
1.3.3 直接法
1.3.4 新进展
1.4 再人制导方法研究现状
1.4.1 标准轨道制导法
1.4.2 预测制导法
1.4.3 新进展
1.5 结构安排

第2章 带落角和末端攻角约束的最优末制导律
2.1 一种带末端多约束的最优末制导律
2.2 二维平面内末端多约束最优末制导律设计
2.2.1 二维弹目相对运动模型的建立
2.2.2 二维平面最优末制导律设计
2.2.3 仿真研究
2.3 本章小结

第3章 带落角约束针对静止目标的一般加权最优末制导律
3.1 制导模型
3.1.1 弹目相对运动方程
3.1.2 制导模型的状态方程描述
3.2 考虑控制系统为一阶惯性环节时的最优末制导律.
3.3 不考虑控制系统惯性时的最优末制导律
3.4 算例验证
3.4.1 权函数为1的情况
3.4.2 权函数的逆为剩余时间函数的情况
3.4.3 权函数的逆为指数函数的情况
3.4.4 仿真结果与分析
3.5 本章小结

第4章 终端多约束条件下针对静止目标的剩余时间末制导律
4.1 带落角和终端加速度约束的末制导律设计
4.1.1 弹目相对运动方程
4.1.2 末制导律设计
4.2 末制导律特性分析
4.2.1 闭环形式的轨迹解
4.2.2 制导指令的特性
4.2.3 视场角的特性
4.2.4 制导增益的选择
4.3 剩余时间估计方法
4.4数值仿真与分析
4.4.1 末制导律的性能仿真
4.4.2 仿真对比
4.4.3.制导增益选取方法的验证
4.5 本章小结
窘5章 多约束条件下针对运动目标的偏置比例导引律
5.1 采用偏置比例导引的间接撞击角度控制
5.1.1 偏置比例导引的一般描述
5.1.2 偏置比例导引律的求解
5.1.3 导引运动闭环解
5.1.4 偏置项的积分值
5.1.5 偏置项的求解
5.1.6 仿真验证
5.2 考虑导引头视场角和过载限制的攻击角度控制导引律
5.2.1 针对非机动目标偏置项设计方法的改进
5.2.2 针对机动目标偏置项设计方法的改进
5.2.3 仿真验证.
5.3 本章小结

第6章 轨迹优化的数学模型和多区间伪谱法的基本原理
6.1 多约束条件下的再人轨迹优化模型.
6.1.1 三自由度再入运动模型
6.1.2 约束条件
6.1.3 目标函数
6.2 多区间非线性最优控制问题
6.2.1 多区间非线性最优控制问题的一般性描述
6.2.2 多区间最优控制问题的一阶最优必要条件
6.3 多区间Radau伪谱法的求解策略
6.3.1 多区间Radau伪谱法求解策略的提出
6.3.2 多区间Radau伪谱方法的基本原理
6.3.3 数值近似方法
6.3.4 多区间Radau伪谱法离散最优控制问题的一般描述.
6.4 本章小结

第7章 自适应Radau伪谱轨迹优化算法
7.1 自适应p-Radau伪谱优化算法
7.1.1 解的误差判定准则
7.1.2 算法步骤
7.1.3 验证算例
7.2 基于密度函数的伪谱网格细化算法
7.2.1 单个区间内的误差评估准则
7.2.2 基于曲率密度函数的细化策略
7.2.3 算法步骤
7.2.4 验证算例
7.3 自适应hp-Radau伪谱优化算法研究
7.3.1 单个区间内的误差评估准则
7.3.2 提高单个区间求解精度的策略
7.3.3 算法步骤
7.3.4 比较验证
7.4 本章小结

第8章 基于自适应伪谱法的再入轨迹快速优化与分析
8.1 再人热载最小轨迹快速优化与分析
8.1.1 优化模型
8.1.2 仿真参数设置
8.1.3 不同hp伪谱优化方法的比较
8.1.4 不同伪谱方法间的比较分析
8.1.5 自适应hp-Radau伪谱法优化性能分析
8.2 再人突防轨迹优化与分析
8.2.1 突防轨迹优化问题阐述
8.2.2 突防轨迹优化的难点与优化方法的选取
8.2.3 多阶段优化解法的一般性描述
8.2.4 路径点和禁飞区的内点约束
8.2.5 仿真分析
8.3 本章小结

第9章 基于hp-Radau伪谱法的再入飞行器实时最优制导方法
9.1 固定采样频率下的实时最优制导算法研究
9.2 固定采样频率下的实时最优制导算法研究
9.2.1 算法步骤
9.2.2 稳定性分析
9.2.3 制导性能仿真与分析
9.3 自由采样频率下的实时最优制导算法研究
9.3.1 算法步骤
9.3.2 稳定性分析
9.3.3 制导性能仿真与分析
9.4 两种实时最优制导方法的对比分析
9.4.1 标准条件下的比较
9.4.2 干扰条件下的比较
9.5 本章小结

第10章 Radau伪谱方法的收敛性分析
10.1 问题陈述¨
10.2 理论基础
10.3 收敛性证明
10.4 本章小结
附录A
参考文献

精彩书摘

　　《带约束的末制导律与伪谱法轨迹优化》：
　　第3章 主要研究有无自动驾驶仪动态特性情况下的终端角度约束的最优末制导律，没有考虑终端加速度的约束条件，因此本章中将针对静止目标在满足终端落角约束的情况下研究终端加速度约束的剩余时间末制导律。
　　几十年来，大多数战术制导武器系统的末制导律设计都是应用比例导引律，原因是比例导引律简单且易于工程实现。然而，比例导引律却无法满足特殊的终端约束条件，例如终端落角约束、终端加速度约束等。为了提高导弹的打击能力，通常要求导弹在末端能够以一定的角度去攻击目标；为了得到期望的终端落角，应用最优控制理论和其他方法得到了许多先进的制导律。
　　从实际应用角度来说，终端加速度约束和终端落角约束一样重要，主要体现在：首先，导弹的实际加速度受到空气动力学的限制，当导弹接近目标时，零终端加速度约束将会降低命令饱和的概率并且会提高导弹终端性能，零终端加速度约束使导弹的控制系统在末制导段有足够的能力去应对外界的干扰。其次，为了提高导弹弹头的毁伤效果，需要对终端加速度加以约束。许多考虑带落角约束的文献为了从几何运动方程中求解到制导律，通常只考虑弹道倾角控制。然而，对于反坦克和反舰导弹系统来讲，为了有效破坏有装甲保护的目标，一个重要的参数是终端弹体角，而不是弹道倾角。对于机动飞行导弹，由于存在着攻角，所以弹体角并不等于弹道倾角。实际中为了使导弹在碰撞时刻弹道倾角近似和弹体角相等，通常会控制末端攻角到非常小。如果末端攻角过大，不但不能很好地打击目标，甚至会损坏导弹的结构。对于轴对称结构的导弹，当攻角和侧滑角很小时，导弹的攻角通常与法向和横向加速度成比例关系。此外，典型的巡航导弹都设计成水平飞行，即零垂直加速度、充分小的攻角。对于导弹的实际应用，为了在碰撞时使攻角为零，零终端加速度约束是有必要的。
　　……

前言/序言

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