1.6 控制理论在现代兵器中的应用及发展趋势

现代战争对兵器性能提出了更高的要求，要求兵器威力大、速度快、精度高。传统兵器的主要特点是攻击与毁伤，现代兵器则要求增加探测与制导功能。探测或检测目标、控制与制导或导向目标、攻击与毁伤目标，是现代兵器的三大特点。所以与传统兵器相比，现代兵器的突出特点是检测目标与制导。由于控制与制导技术构成了现代兵器最重要的核心特征，因此，控制理论是提高现代兵器作战效能的重要理论基础，自动控制技术在现代战争中起着重要作用。

控制系统是保证现代兵器性能的重要组成部分。控制系统具有灵活、适应变化快、操纵方便等特点。自动控制技术在现代兵器中得到了广泛应用，例如，第二次世界大战期间，为了充分发挥武器装备的效能，火炮定位系统、高炮射击指挥仪等武器装备都需要采用反馈控制的方法设计和建造，武器装备的复杂性和高性能要求，迫使拓展已有的控制技术。为了能够使导弹弹头可靠地以允许的误差击中目标，导弹控制系统不但要控制导弹的质心运动，使导弹以一定的性能指标命中目标；还要控制导弹绕质心运动，使导弹主动地在各种干扰作用下稳定飞行，同时接收制导系统的导引指令，实现对质心运动的控制。

近几十年来，科学技术的迅猛发展，尤其是控制理论、数字计算机、传感器技术的发展，为兵器控制系统的研究和发展提供了技术保障。新型武器装备的控制系统中大多把数字计算机作为控制器，由于计算机控制精度高、运算速度快、信息存储量大、输入输出功能强，且具有逻辑判断功能，因而使兵器控制系统的功能增强、信息处理时间大大缩短，使武器的精确制导成为可能。例如，高速度、大容量微型计算机在鱼雷上的在线运行，为应用现代控制理论分析、综合、设计复杂的鱼雷自动控制系统，实现各种复杂的控制规律提供了硬件基础；同时为鱼雷的自导、线导、控制等各子系统之间的信息交换和处理提供了极大的方便，有利于促进鱼雷制导系统向信息化、综合化、智能化、高精度方向发展。智能传感器的应用，也为新型控制系统性能的提高提供了可能。由于智能传感器采用了自动调零、自动补偿、自动校准等多项新技术，因此其测量精度及分辨率得到大幅度提高。某些智能传感器还具有很强的自适应能力、超小型、微功耗等特点，将在新型兵器控制系统中发挥重要的作用。

制导、控制技术是不断发展的先进工程技术。随着微电子技术、人工智能技术、系统辨识方法、可靠性措施和新型结构材料的应用，控制系统将发展成具有专家智能、功能灵活、使用可靠、精度高、结构轻小的系统，并将向高度电子化、自动化、智能化等方向发展。随着电子技术的发展，特别是电子计算机的不断更新，未来战争中兵器的速度、射程、命中精度、机动性和反拦截能力等战术性能将大大提高，战斗的突然性、快速性将迫使指挥决策果断迅速，因此，控制系统要有快速反应、准确判断、可靠决策的能力，并且要有灵活的机动能力和更高精度。

随着现代兵器遂行任务的复杂化，设计控制系统的难度也随之增加，一些成熟的经典设计方法，已难以实现全面性能指标要求。例如，导弹飞行过程中的模型不确定性、快速变轨道机动、有人参与操纵的多回路复合控制、各种环境应力的反复作用等因素，使导弹整体特性变化，影响导航、制导和控制精度。现代鱼雷航行深度范围大、航程远、航速高、变速制，鱼雷的特征参数在很大范围内变化，并要求实现各种战术弹道，如垂直命中末弹道等，对控制精度要求特别高，传统的控制技术已不能满足，需要采用最优控制、最优估计、系统辨识、自适应控制、鲁棒控制、容错控制、智能控制等现代控制理论与技术。因此，必须采用先进的设计技术和试验方法，保证控制系统达到先进水平。由于控制系统设计内容的扩大和评定品质指标的增多，需要采用先进的技术手段进行研制，如计算机辅助设计、辅助加工、数据库、信息技术、全系统仿真等。

控制系统执行功能较多，组成比较复杂。高精度、高可靠性、控制装置轻小型化、快速反应，将是现代兵器对控制系统要求的重点。为此，控制系统应更多地采用现代控制技术、智能技术、微电子化和其他一些单项先进技术进行综合工程设计，保持系统性能具有先进实用水平，满足和适应现代兵器的综合性能及发展需要。