本文關(guān)鍵詞：高超聲速飛行器末制導律設(shè)計與仿真

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【摘要】：近年來高超聲速飛行器所表現(xiàn)出的高速性、高機動性以及良好的高空飛行能力開始進入人們的視野,成為軍事研究的主題。在戰(zhàn)爭中,其高速性使短時間內(nèi)的全球打擊得以實現(xiàn),攻擊范圍能夠得到有效的提高,并且其突破防御和躲避攔截的能力也十分出色。在執(zhí)行攔截任務(wù)時,對導彈的控制尤為重要,其重點在于設(shè)計合適的制導律,制導律的好壞決定了著導彈能否實現(xiàn)對目標的精確打擊。我的論文以高超聲速導彈的末制導階段為背景,提出合適的末制導律。本文的研究內(nèi)容包括以下幾個方面。首先,描述了建立制導模型時用到的幾種坐標系,并推算出坐標系轉(zhuǎn)化時的矩陣;給出了彈目的質(zhì)心運動方程,并推導了導彈的姿態(tài)方程,進而推廣到三維空間,經(jīng)過一系列變換推導建立了三維制導方程。其次,給出了關(guān)于有限時間穩(wěn)定理論的一些定理和引理,為設(shè)計有限時間穩(wěn)定導引律提供理論基礎(chǔ);在二維平面內(nèi)的制導方程的基礎(chǔ)上設(shè)計了能使視線角轉(zhuǎn)率在有限時間內(nèi)收斂的導引律,證明了其可行性,并將該導引律推廣至三維空間;針對三維空間內(nèi)的俯仰通道中由目標機動項和通道間耦合構(gòu)成的不確定性提出了基于擴張狀態(tài)觀測器的不確定性估計方法。最后,利用MATLAB對幾種經(jīng)典導引法進行了仿真,并對仿真結(jié)果進行了分析;利用SIMULINK建立了三維仿真模型,針對目標的兩種機動方式,分別驗證了有限時間穩(wěn)定導引律的可行性,證明了視線角轉(zhuǎn)率可以在有限時間內(nèi)收斂為零并維持穩(wěn)定;對比分析了有限時間穩(wěn)定導引律和比例導引的控制效果;最后對擴張狀態(tài)觀測器對總擾動的估計效果進行了驗證分析。
【關(guān)鍵詞】：高超聲速飛行器 末制導律 有限時間穩(wěn)定導引律 擴張狀態(tài)觀測器
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V249
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義9-10
• 1.2 高超聲速飛行器研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 高超聲速飛行器國外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.2 高超聲速飛行器國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 導引律的研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3.1 經(jīng)典導引律18-20
• 1.3.2 現(xiàn)代導引律20-22
• 1.3.3 非線性導引律22-23
• 1.4 主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排23-25
• 第2章 數(shù)學基礎(chǔ)25-35
• 2.1 引言25
• 2.2 坐標系定義及轉(zhuǎn)換25-29
• 2.2.1 坐標系定義25-26
• 2.2.2 坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系26-29
• 2.3 導彈和目標運動學方程29-30
• 2.4 彈目相對運動方程30-34
• 2.4.1 二維平面內(nèi)的彈目運動方程30-32
• 2.4.2 三維空間內(nèi)的彈目運動方程32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 導引律設(shè)計35-49
• 3.1 引言35
• 3.2 有限時間穩(wěn)定理論35-36
• 3.3 有限時間導引律設(shè)計36-42
• 3.3.1 二維平面內(nèi)的有限時間穩(wěn)定導引律36-38
• 3.3.2 三維空間內(nèi)的有限時間穩(wěn)定導引律38-42
• 3.4 模型不確定性估計方法42-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 仿真分析及驗證49-78
• 4.1 引言49
• 4.2 經(jīng)典導引法仿真分析49-62
• 4.2.1 追蹤法仿真分析49-52
• 4.2.2 平行接近法仿真分析52-55
• 4.2.3 比例導引法仿真分析55-62
• 4.3 三維空間內(nèi)的有限時間穩(wěn)定導引律仿真分析62-77
• 4.3.1 有限時間穩(wěn)定導引律仿真62-70
• 4.3.2 有限時間穩(wěn)定導引律和比例導引仿真分析70-75
• 4.3.3 擴張狀態(tài)觀測器估計效果驗證75-77
• 4.4 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-79
• 參考文獻79-85
• 致謝85

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