● 摘要
现代战争中，为应对不断升级的空中威胁需要为水面舰船不断改进和开发有效而可靠的防空导弹、舰炮。反舰导弹对水面舰船的最大威胁是能够以几乎是在浪尖上的超低空飞行和从不同方向采用大机动弹道来攻击目标。这些空中打击的特性决定了水面舰船的基本防空要求。为适应现代海战，舰载防空导弹的制导律设计成为目前亟待解决的首要问题之一。本文从三维建模分析的角度出发，完成了对大机动目标的预估和离散变结构控制与仿真研究，为进一步的工程实现提供了理论基础。
首先，在三维运动学基础上，建立导弹拦截大机动目标的相对运动学模型。在数学意义上明确所设计的导引律应实现的目标，在建模过程中考虑所设计的控制量和干扰量的物理意义。建模结果具有一定的代表性，为后续的研究工作提供参考。
其次，为了使制导系统具有良好的鲁棒性和精确性，通过扩张状态观测器实时估计目标加速度，并提出了一种基于幂次函数趋近律的离散变结构制导律。幂次函数趋近律能够有效地减弱变结构控制系统中切换函数的抖振问题。因此这种离散变结构制导律能够有效地克服目标加速度不确定对制导系统的影响。
最后，通过仿真表明，基于幂次函数趋近律的变结构制导律脱靶量较小，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力，算法简洁便于在制导系统中应用。将基于幂次函数趋近律的滑模鲁棒控制理论与扩张状态观测器自身特点相结合，能够满足未来导弹拦截高速大机动目标高精度制导的需要，具有很好的工程应用前景。并搭建了视景与半实物仿真平台，为以后所设计的制导律真正应用打下基础。