第1章 绪论 1
1.1 背景与意义 1
1.2 约束条件下的末制导律研究现状 3
1.2.1 带落角约束的末制导律 3
1.2.2 多约束条件下的末制导律 7
1.2.3 考虑自动驾驶仪动态特性带落角约束的末制导律 9
1.3 轨迹优化数值方法研究现状 10
1.3.1 轨迹优化的一般性描述 10
1.3.2 间接法 11
1.3.3 直接法 12
1.3.4 新进展 14
1.4 再入制导方法研究现状 16
1.4.1 标准轨道制导法 16
1.4.2 预测制导法 16
1.4.3 新进展 17
1.5 结构安排 17
第2章 带落角和末端攻角约束的最优末制导律 19
2.1 一种带末端多约束的最优末制导律 19
2.2 二维平面内末端多约束最优末制导律设计 21
2.2.1 二维弹目相对运动模型的建立 21
2.2.2 二维平面最优末制导律设计 23
2.2.3 仿真研究 28
2.3 本章小结 30
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 31
3.1 制导模型 32
3.1.1 弹目相对运动方程 32
3.1.2 制导模型的状态方程描述 33
3.2 考虑控制系统为一阶惯性环节时的最优末制导律 34
3.3 不考虑控制系统惯性时的最优末制导律 38
3.4 算例验证 39
3.4.1 权函数为1的情况 39
3.4.2 权函数的逆为剩余时间函数的情况 40
3.4.3 权函数的逆为指数函数的情况 41
3.4.4 仿真结果与分析 43
3.5 本章小结 48
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 50
4.1 带落角和终端加速度约束的末制导律设计 51
4.1.1 弹目相对运动方程 51
4.1.2 末制导律设计 52
4.2 末制导律特性分析 54
4.2.1 闭环形式的轨迹解 54
4.2.2 制导指令的特性 55
4.2.3 视场角的特性 59
4.2.4 制导增益的选择 62
4.3 剩余时间估计方法 64
4.4 数值仿真与分析 65
4.4.1 末制导律的性能仿真 65
4.4.2 仿真对比 67
4.4.3 制导增益选取方法的验证 75
4.5 本章小结 78
第5章 多约束条件下针对运动目标的偏置比例导引律 79
5.1 采用偏置比例导引的间接撞击角度控制 80
5.1.1 偏置比例导引的一般描述 80
5.1.2 偏置比例导引律的求解 81
5.1.3 导引运动闭环解 83
5.1.4 偏置项的积分值 85
5.1.5 偏置项的求解 85
5.1.6 仿真验证 87
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 92
5.2.1 针对非机动目标偏置项设计方法的改进 93
5.2.2 针对机动目标偏置项设计方法的改进 94
5.2.3 仿真验证 95
5.3 本章小结 97
第6章 轨迹优化的数学模型和多区间伪谱法的基本原理 99
6.1 多约束条件下的再入轨迹优化模型 99
6.1.1 三自由度再入运动模型 99
6.1.2 约束条件 101
6.1.3 目标函数 102
6.2 多区间非线性最优控制问题 102
6.2.1 多区间非线性最优控制问题的一般性描述 102
6.2.2 多区间最优控制问题的一阶最优必要条件 104
6.3 多区间Radau伪谱法的求解策略 105
6.3.1 多区间Radau伪谱法求解策略的提出 105
6.3.2 多区间Radau伪谱方法的基本原理 106
6.3.3 数值近似方法 106
6.3.4 多区间Radau伪谱法离散最优控制问题的一般描述 107
6.4 本章小结 108
第7章 自适应Radau伪谱轨迹优化算法 109
7.1 自适应p-Radau伪谱优化算法 109
7.1.1 解的误差判定准则 110
7.1.2 算法步骤 110
7.1.3 验证算例 111
7.2 基于密度函数的伪谱网格细化算法 112
7.2.1 单个区间内的误差评估准则 113
7.2.2 基于曲率密度函数的细化策略 113
7.2.3 算法步骤 115
7.2.4 验证算例 115
7.3 自适应hp-Radau伪谱优化算法研究 118
7.3.1 单个区间内的误差评估准则 119
7.3.2 提高单个区间求解精度的策略 120
7.3.3 算法步骤 122
7.3.4 比较验证 122
7.4 本章小结 122
第8章 基于自适应伪谱法的再入轨迹快速优化与分析 124
8.1 再入热载最小轨迹快速优化与分析 124
8.1.1 优化模型 124
8.1.2 仿真参数设置 124
8.1.3 不同hp伪谱优化方法的比较 125
8.1.4 不同伪谱方法间的比较分析 127
8.1.5 自适应hp-Radau伪谱法优化性能分析 129
8.2 再入突防轨迹优化与分析 133
8.2.1 突防轨迹优化问题阐述 133
8.2.2 突防轨迹优化的难点与优化方法的选取 135
8.2.3 多阶段优化解法的一般性描述 136
8.2.4 路径点和禁飞区的内点约束 137
8.2.5 仿真分析 138
8.3 本章小结 143
第9章 基于hp-Radau伪谱法的再入飞行器实时最优制导方法 144
9.1 固定采样频率下的实时最优制导算法研究 145
9.2 固定采样频率下的实时最优制导算法研究 146
9.2.1 算法步骤 146
9.2.2 稳定性分析 147
9.2.3 制导性能仿真与分析 151
9.3 自由采样频率下的实时最优制导算法研究 157
9.3.1 算法步骤 157
9.3.2 稳定性分析 158
9.3.3 制导性能仿真与分析 163
9.4 两种实时最优制导方法的对比分析 168
9.4.1 标准条件下的比较 168
9.4.2 干扰条件下的比较 169
9.5 本章小结 170
第10章 Radau伪谱方法的收敛性分析 171
10.1 问题陈述 171
10.2 理论基础 174
10.3 收敛性证明 175
10.4 本章小结 178
附录A 179
参考文献 181