摘要
在现代高技术战争条件下，空袭与反空袭已成为战争之初主要战争模式并贯穿始终，决定着战争的胜负。巡航导弹、无人机等空袭目标新型化和智能化的发展对末端防空系统提出了严峻挑战，防空火箭炮武器是反低空和超低空、近距离突然性空袭目标的有效手段，简易防空制导火箭弹结合了常规火箭炮成本低和制导武器精度高的优点，提高了末端防空系统的性能。高效的制导系统是简易防空制导火箭弹以较低脱靶量拦截来袭目标的保障，本文以制导火箭弹拦截末端空袭目标为背景，以滑模控制理论为基础，通过二次型性能指标最小化的方法和全局滑模设计方法，结合准连续控制算法和规定收敛律算法设计了滑模制导律，考虑视线角速率难以获得的情况设计了基于滑模微分器的制导律，并通过仿真计算验证了其优越性。主要内容如下： 针对简易制导防空火箭弹制导律的设计问题，以视线坐标系为基准，首先建立了火箭弹和目标在纵向平面内的弹目相对运动模型，之后搭建了惯性坐标系下火箭弹和目标二维运动的数值仿真模型，为后续制导律的对比验证提供了仿真环境。 设计了一阶滑模制导律和全局滑模制导律。针对滑模制导律固有的抖振问题，本文首先分析了滑模制导律抖振效应形成的机理，并证明了滑模制导律滑模面的设计和选择直接影响滑模制导律的性能。为了减小抖振，本文首先根据一阶滑模制导律的的设计原则，采用最小二次型性能指标的方法设计了滑模面系数，再通过一般趋近律设计了一阶滑模制导律；根据全局滑模控制理论设计了动态滑模面，并在此基础上构建了全局滑模制导律。 设计了基于准连续控制算法的二阶滑模制导律。为进一步削弱抖振效应，在保证制导律鲁棒性的前提下提高精度，本文根据相对度的概念通过添加虚拟控制的方法将相对度为1的制导系统转化为相对度为2的系统，采用二阶滑模控制理论设计制导律，并在设计当中选用对目标机动不敏感的准连续控制算法，最后通过数值仿真验证了设计制导律的优越性。 设计了基于滑模微分器的增广比例导引律和滑模制导律。对于实际应用中部分情况下视线角速率难以直接获得的条件下，根据滑模控制理论设计了一种一阶滑模微分器，为消除滑模微分器的抖振现象，根据积分滑模理论的思想，基于规定收敛率算法提出了一种二阶滑模微分器，并构造了增广比例制导律和滑模制导律，数值仿真表明设计的滑模微分器能够准确估计视线角速率，重构的制导律对机动目标具有良好的导引性能。 仿真分析表明，本文设计的滑模制导律适合简易防空制导火箭弹拦截不同运动状态的来袭目标。设计的一阶滑模制导律、全局滑模制导律和二阶滑模制导律增强了系统的鲁棒性，削弱了系统的抖振，设计的滑模微分器能够有效估计弹目视线角速率，根据设计的滑模微分器重构的新型增广比例导引律和新型滑模制导律具有良好的导引性能。
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