题目：防空导弹制导与控制一体化设计方法研究

导弹制导大回路的传统设计方法是将制导部分与控制部分分别进行设计，保证两个设计阶段的解耦。这样的设计方法具有简化问题、便于实际操作的优点。但是这种单独设计的方法没有充分考虑到导弹弹体和自动驾驶仪等的综合惯性特性的影响，在不利的条件下可能会造成在制导过程的末端无法跟踪指令信号，导致较大的脱靶量，不利于整个飞行器性能的提高。为了解决控制和制导不协调的问题，提出了制导控制一体化的设计思路，也就是将制导和控制作为一个整体加以考虑，在设计中充分考虑到导弹自身的动力学特性，利用各种制导信息直接产生舵偏命令，导引导弹截获目标。这种设计思路由于充分考虑了控制能力的协调性关系，因而可以保证最后信号的稳定跟踪，提高了制导效果。本文主要研究了两大方面的内容，一是导弹制导控制一体化控制律的设计，二是机动目标跟踪问题。在一体化控制律的设计过程中分别基于零化视线角速率的思想以及零控脱靶量最小的思想设计了两种一体化控制律。在设计基于零化视线角速率思想的一体化控制律的过程中，首先运用最优控制原理对目标不机动情况下的最优控制律进行了设计，接着针对机动的目标，利用滑模变结构控制方法设计出变结构一体化控制律，最后通过在一体化控制律中引入线性二次型最优控制项对导弹在拦截过程中的飞行姿态进行了约束，以保证导弹飞行姿态的稳定性。在对基于零控脱靶量最小思想的一体化控制律进行设计的过程中，主要采用了反演控制的设计方法，将复杂的高阶系统分解成不超过系统阶数的子系统，然后为每个子系统设计中间虚拟控制量，一直“后退”到整个系统，最后将它们集成起来完成整个控制律的设计。在机动目标跟踪方面，由线性到非线性层层深入地对α-β-γ目标跟踪算法、基于“当前”统计模型的自适应目标跟踪算法以及UKF非线性目标跟踪算法等三种机动目标跟踪算法进行了研究，其中重点对UKF算法进行了较为详细的研究和讨论。最后综合前面的研究内容，对整个制导控制回路进行了仿真，通过蒙特卡洛数字打靶实验对所设计的一体化控制方法进行了精度分析和验证。