本文關(guān)鍵詞：帶助推飛行器的彈道優(yōu)化方法

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【摘要】：彈道導(dǎo)彈或助推火箭等飛行器發(fā)射段的飛行過程,可以看成是帶助推飛行器的上升段運(yùn)動(dòng)。為了使飛行器在進(jìn)入預(yù)定軌道時(shí)刻具有某一特定的高度與速度,需要對上升段彈道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化過程中,一般需要對射程、時(shí)間或燃料消耗等指標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃,從而找到一條滿足飛行任務(wù)并且使性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)值的彈道。由于飛行過程中存在各種攝動(dòng)因素,因此如何對彈道進(jìn)行修正從而抑制干擾帶來的影響是需要研究的問題。因此,本文將圍繞上升段彈道優(yōu)化以及攝動(dòng)制導(dǎo)這兩大問題展開研究。首先,建立了上升段帶助推飛行器的運(yùn)動(dòng)模型,介紹了幾種坐標(biāo)系的定義以及它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。通過對飛行過程中受到的各種力進(jìn)行分析,推導(dǎo)飛行器三自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)方程�；诒締栴}的特點(diǎn),給出了多級助推過程中質(zhì)量變化模型。上升段模型的建立,為后面的研究提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。其次,重點(diǎn)研究了上升段軌跡優(yōu)化方法。優(yōu)化策略選擇了數(shù)值方法中的高斯偽譜法,利用該方法對上升段運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行了離散處理�；诔绦蚬ソ堑脑O(shè)計(jì)規(guī)則與選取原則,結(jié)合飛行器的飛行特點(diǎn),設(shè)計(jì)了攻角飛行方案。利用偽譜法進(jìn)行尋優(yōu)求解得到了滿足約束的解向量,即攻角變化曲線。將得到的結(jié)果帶入到飛行器運(yùn)動(dòng)方程中,得到優(yōu)化彈道,并對解的合理性與最優(yōu)性進(jìn)行了分析。本文還給出了直接基于程序俯仰角的優(yōu)化策略,將結(jié)果與基于攻角策略進(jìn)行了對比分析。最后,研究了上升段具有攝動(dòng)情況下,如何對彈道進(jìn)行修正從而使得實(shí)際彈道更加接近標(biāo)準(zhǔn)彈道。采用實(shí)時(shí)解算導(dǎo)引系數(shù)的攝動(dòng)制導(dǎo)方式,推導(dǎo)了導(dǎo)引系數(shù)的表達(dá)式,給出了對攝動(dòng)偏差的修正結(jié)果。通過修正前后各狀態(tài)量的對比,說明了攝動(dòng)制導(dǎo)的合理性。
【關(guān)鍵詞】：上升段 彈道優(yōu)化 攝動(dòng)制導(dǎo) 攻角設(shè)計(jì) 高斯偽譜法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TJ760.1;V412.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究目的9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 彈道優(yōu)化方法研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 上升段（助推段）制導(dǎo)方法研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 飛行器助推段數(shù)學(xué)模型18-30
• 2.1 坐標(biāo)系定義18-19
• 2.2 坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系19-23
• 2.2.1 發(fā)射坐標(biāo)系到飛行器彈體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣B_d~b19-21
• 2.2.2 從發(fā)射系到速度系的轉(zhuǎn)換矩陣B_d~v21
• 2.2.3 速度坐標(biāo)系到彈體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣B_v~c21-22
• 2.2.4 地心大地直角坐標(biāo)系與發(fā)射坐標(biāo)系的關(guān)系22-23
• 2.3 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)學(xué)方程23
• 2.4 質(zhì)心動(dòng)力學(xué)方程23-29
• 2.5 小結(jié)29-30
• 第3章 帶助推飛行器上升段軌跡優(yōu)化30-62
• 3.1 彈道優(yōu)化最優(yōu)控制問題描述30-31
• 3.2 參數(shù)化過程31-35
• 3.3 基于高斯偽譜法的上升段軌跡優(yōu)化35-40
• 3.3.1 Gauss偽譜法介紹35-37
• 3.3.2 基于偽譜法的上升段離散化37-39
• 3.3.3 高斯偽譜法的簡單算例分析39-40
• 3.4 基于程序攻角的彈道優(yōu)化設(shè)計(jì)40-57
• 3.4.1 飛行程序角的選取40-44
• 3.4.2 約束條件分析44
• 3.4.3 仿真結(jié)果與仿真分析44-57
• 3.5 基于程序俯仰角的分段彈道優(yōu)化設(shè)計(jì)57-59
• 3.6 仿真對比59-61
• 3.7 小結(jié)61-62
• 第4章 上升段攝動(dòng)制導(dǎo)研究62-73
• 4.1 在線計(jì)算導(dǎo)引系數(shù)的攝動(dòng)制導(dǎo)方法62-67
• 4.1.1 攝動(dòng)制導(dǎo)問題描述62-63
• 4.1.2 導(dǎo)引目標(biāo)量u_(?)的選取63-64
• 4.1.3 導(dǎo)引系數(shù)的求取64-67
• 4.2 攝動(dòng)制導(dǎo)仿真及結(jié)果分析67-71
• 4.2.1 風(fēng)擾動(dòng)時(shí)彈道修正67-69
• 4.2.2 氣動(dòng)參數(shù)擾動(dòng)時(shí)彈道修正69-71
• 4.2.3 跟蹤誤差分析71
• 4.3 小結(jié)71-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果79-81
• 致謝81

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 何兆偉;師鵬;葛冰;趙育善;;對接口匹配的航天器雙主動(dòng)最優(yōu)交會(huì)研究[J];中國空間科學(xué)技術(shù);2011年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 韓陽;導(dǎo)彈編隊(duì)控制技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

2 劉飛;帶助推飛行器的彈道優(yōu)化方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

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本文編號：904760