时间理论分析论文提纲

2022-11-15

论文题目：基于一致性的多巡航导弹协同末制导律设计

摘要：随着敌方“宙斯盾”舰艇反导技术的快速发展,单一导弹突防的难度变得越来越大。通过网络化的多枚巡航导弹对敌方舰艇目标进行协同攻击,可以大幅提高弹群的突防概率。作为协同作战的关键技术之一,协同末制导技术具有重要的研究价值。按照协调变量的不同,协同末制导技术主要分为时间协同和视线角协同两类。时间协同可以使得多枚导弹对目标进行饱和攻击,有利于提高导弹的突防概率,且无需设定期望打击时刻。视线角协同可以使得多枚导弹从期望的视线相对方向击中目标,有利于提高探测精度、分散敌方火力并节省控制能量。本论文以多枚巡航导弹为研究对象,以完成对目标的分布式视线角协同和时间协同攻击为最终目的,针对考虑通信拓扑有向、通信拓扑切换、外部干扰、径向速度测量故障和有限时间收敛等几个问题的协同末制导律进行研究,主要研究内容包括以下几个方面:针对无向和有向拓扑下二阶多导弹系统的视线角协同制导律设计问题,基于二阶一致性算法和积分滑模控制理论进行了研究。首先,结合巡航导弹飞行特点,由视线角二阶微分方程得到了二阶多导弹视线角协同制导模型。然后,为了解决无向拓扑下考虑有限时间收敛的视线角协同制导问题,基于多智能体一致性算法设计了无向且连通拓扑下有限时间收敛的多导弹分布式视线角协同制导律,并通过齐次系统理论分析了闭环系统的齐次度和稳定性。最后,为了解决有向拓扑下考虑外部干扰的视线角协同制导问题,基于积分滑模控制理论对外部干扰进行估计并补偿,并基于多智能体一致性算法设计了有向且强连通拓扑下的分布式视线角协同制导律,通过Lyapunov稳定性理论分析了闭环系统的稳定性。针对无向拓扑下一阶多导弹系统的时间协同制导律设计问题,基于一阶一致性算法进行了研究。首先,通过对比例导引下导弹剩余飞行时间估计公式求导得到了一阶多导弹时间协同制导模型。然后,为解决无向拓扑下考虑有限时间收敛的多导弹时间协同制导问题,基于时变比例导引法和一阶一致性算法设计了可以实现剩余飞行时间有限时间收敛的多导弹时间协同制导律,并基于快速有限时间稳定理论分析了闭环系统的有限时间稳定性。最后,为使得在切换拓扑下多导弹的剩余飞行时间能快速收敛到一致,基于多智能体一阶一致性算法设计了切换拓扑下有限时间收敛的时间协同制导律,并利用切换系统有限时间理论分析了闭环系统的有限时间稳定性。针对无向拓扑下二阶多导弹系统的时间协同制导律设计问题,基于二阶一致性算法、积分滑模控制理论和干扰观测器理论进行了研究。首先,基于比例导引下的剩余飞行时间估计公式得到了二阶多导弹时间协同制导模型。然后,为解决无向拓扑下考虑有限时间收敛的时间协同制导问题,基于多智能体一致性算法设计了可使得多导弹剩余飞行时间有限时间收敛到一致的多导弹时间协同制导律,并通过齐次系统理论分析了闭环系统的有限时间稳定性。最后,为解决无向拓扑下同时考虑外部干扰和有限时间收敛的时间协同制导问题,采用有限时间干扰观测器和积分滑模控制方法对干扰进行估计并补偿,基于二阶一致性算法设计有限时间收敛的时间协同制导律,并通过快速有限时间稳定性理论分析了系统的有限时间稳定性。针对有向拓扑下二阶多导弹系统的时间协同制导律设计问题,基于二阶一致性算法和super-twisting积分滑模控制理论进行了研究。首先,为解决有向拓扑下考虑外部干扰的时间协同制导问题,采用对时间连续的super-twisting积分滑模观测器在有限时间对干扰进行观测和补偿,并基于多智能体一致性算法设计了有向且强连通拓扑下的多导弹时间协同制导律,并通过有限时间理论和Lyapunov稳定性理论分析了考虑干扰的闭环系统的稳定性。然后,为了解决有向拓扑下同时考虑径向速度测量故障和有限时间收敛的时间协同制导问题,采用速度观测器对弹目径向速度进行估计并补偿,并基于二阶一致性算法设计了有向拓扑下可使得剩余飞行时间在有限时间内收敛到一致的多导弹分布式时间协同制导律,并通过齐次系统理论分析了闭环系统的齐次度和有限时间稳定性。论文针对各种协同末制导任务进行了大量的数值仿真,对本文设计方法的正确性及其实用价值进行了验证。

关键词：多巡航导弹;协同末制导;切换拓扑;有向拓扑;一致性;有限时间

学科专业：控制科学与工程

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2 多导弹协同作战系统发展现状

1.3 多导弹协同制导理论研究现状

1.3.1 无向和有向拓扑下的多导弹视线角协同制导方法

1.3.2 无向拓扑下的多导弹时间协同制导方法

1.3.3 有向拓扑下的多导弹时间协同制导方法

1.4 本文主要研究内容及章节安排