对抗机动目标的高精度跟踪系统特征建模与控制方法研究

The new tactical directed-energy pointing system placed in the mobile carrier has a three-tier structure of a stable platform, coarse tracking system and precision tracking system. The system can combat missiles, unmanned attack aircraft and other precision-guided incoming targets of rapid mobility, non-cooperation and uncertainties with fast speed, high hit rate and multiple combats. However, as the system structure is complicated and difficult to model accurately, there’s an urgent need to explore characteristic model-based theory and methods based on pointing systems and environmental characteristics, features of targets as well as high-precision requirements. The research mainly studies the mechanism description and structural analysis of the directed-energy pointing system, the characteristic modeling of the directed-energy pointing system and the characteristic model-based controller design. Based on the above theory and method results, a simulation platform is built to verify the validity of the theory and methods and achieve the requirements of fast acquisition, smooth tracking and high-precision of combating maneuvering target，thus providing a theoretical basis and technical support for the design of the directed-energy pointing system. The originality lies in the characteristic model-based theory and methods of the directed-energy pointing system and the characteristic model-based multi-modal intelligent control. The research results will be of great significance in defending the country's territorial security, enriching new theoretical system in characteristic modeling and promoting the development of control disciplines.

置于移动载体上新型战术定向能指向系统具有稳定平台、粗跟踪系统、精跟踪系统三层结构，可打击快速机动、非合作和不确定性的导弹、无人攻击机等精确制导来袭目标，速度快、命中率高、可多次打击，但系统结构复杂，精确建模困难，迫切需要探索基于指向系统和环境特征、被打击目标特点和高精度要求的特征建模理论和控制方法，研究内容主要包括定向能指向控制系统的机理描述与结构分析、定向能指向控制系统的特征建模、基于特征模型的控制器设计。基于上述理论与方法成果，构建半实物仿真平台验证控制方法的有效性，实现打击机动目标所要求的快速捕获、平稳跟踪和高精度指标，为定向能指向控制系统的设计提供理论依据和技术支撑。本研究在定向能指向控制系统的特征建模理论和方法、基于特征模型的多模态智能控制方面具有创新性。研究成果将对保卫国家领土安全、丰富特征建模的新理论体系和促进控制学科的发展具有重大意义。

置于移动载体上新型战术定向能指向系统具有稳定平台、粗跟踪系统、精跟踪系统三层结构，可打击快速机动、非合作和不确定性的导弹、无人攻击机等精确制导来袭目标，速度快、命中率高、可多次打击。.本课题研究内容主要如下：.(1)定向能指向控制系统的机理描述与结构分析： 针对定向能指向系统三层控制系统的结构，剖析了系统的工作机理、各子系统间存在的耦合因素，确定了影响系统跟踪精度和快速性的内在和外在因素，建立预测系统精度与快速性的机理模型。.(2)定向能指向控制系统的特征建模：研究了复杂多体耦合非线性系统特征模型及各子系统的功能冗余特征模型和高精度跟踪的各子系统特征模型的融合技术及整体耦合特征模型的完整性和一致性问题。.(3)基于特征模型的控制器设计：研究了基于不同跟踪阶段目标的多模态控制器结构和基于特征模型的离散高阶滑模自适应控制律设计；研究基于特征模型的智能积分控制律设计；挖掘了系统运动学特性与特征模型参数之间关系，并建立特征模型参数、运动特征参数与智能积分系数之间的函数描述；.(4)基于基底神经节的行为决策机制研究：建立了基于基底神经节的机动目标运动特性和战场环境特性的学习与决策机制。通过基底神经节离线学习与在线学习相结合的方法，使得基底神经节能够根据感知到的目标与环境的特征信息，按照核团间信息传递的规则，进行自主决策。.(5)基于上述理论与方法成果，构建半实物仿真平台验证控制方法的有效性，实现打击机动目标所要求的快速捕获、平稳跟踪和高精度指标，为定向能指向控制系统的设计提供理论依据和技术支撑。.本研究在定向能指向控制系统的特征建模理论和方法、基于特征模型的多模态智能控制方面具有创新性。研究成果将对保卫国家领土安全、丰富特征建模的新理论体系和促进控制学科的发展具有重大意义。