摘要
随着制导控制技术的快速发展以及战场环境的复杂化，采用多弹协同制导控制系统的作战技术得到广泛应用，协同制导与控制技术逐渐成为当下重点研究领域。现代化的作战环境对导弹协同命中目标的性能需求愈发严格，要求导弹利用异构导引头之间信息交互稳定跟踪目标，在稳定飞行的基础上以特定角度同时攻击目标，完成协同打击任务。这对导弹协同制导控制系统设计提出了更高要求，需设计可靠的导弹鲁棒控制算法、准确的机动目标运动状态估计算法以及具有攻击时间及角度约束的协同制导律。针对上述要求，本文主要的研究工作如下： 首先，针对导弹飞行姿态角跟踪问题开展了鲁棒控制研究。建立了导弹非线性运动模型，将导弹姿态控制系统分解为姿态角子系统和姿态角速度子系统。通过引入不确定性与干扰估计器来估计及补偿模型不确定性和未知飞行干扰，基于反步控制思想设计最终舵偏控制指令，提出了具有抗干扰性能的鲁棒姿态控制算法。分析了所设计控制算法的稳定性和控制性能，最后进行导弹姿态鲁棒控制算法的仿真验证，仿真结果说明导弹能稳定跟踪期望的角度指令。 其次，针对协同制导场景下利用异构导引头信息估计非线性机动目标状态问题开展了分布式状态估计算法研究。基于方差约束方法提出了一致性分布式扩展卡尔曼状态估计算法，将系统的线性化误差引入到滤波结构中，推导出估计误差的协方差上界矩阵，获得最优滤波增益矩阵。利用协方差交叉融合方法实现对估计状态的局部融合。通过雷达和红外导引头协同估计非线性机动目标的数值仿真例子，验证了所设计算法的有效性，估计精度优于传统的分布式扩展卡尔曼滤波算法。 然后，针对具有时空约束的多弹协同制导问题开展了协同制导律研究。基于弹目相对运动模型，设计了具有攻击时间一致性及角度约束的协同制导律，使导弹能根据实时生成的期望制导指令击中目标。多枚导弹的攻击时间趋于一致，在击中目标时刻达到期望的角度，并保证制导过程加速度不超出限制。通过4枚导弹协同攻击运动目标的数值仿真，验证了所设计算法的有效性。 最后，结合非线性鲁棒控制算法、分布式状态估计算法及多约束协同制导律，形成多弹协同制导控制算法的闭环数值仿真验证系统。以4枚导弹组成的协同制导控制系统攻击非线性机动地面目标场景验证了系统性能，实现4枚导弹对目标运动信息的分布式状态估计及对目标的协同打击。
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