【摘要】：空空導(dǎo)彈由于其精確制導(dǎo)和強(qiáng)大的威力,成為了奪取和掌握制空權(quán)的主要作戰(zhàn)武器,并得到了世界各國(guó)的廣泛研究。隨著軍事科學(xué)的不斷進(jìn)步,空中威脅的日益嚴(yán)峻發(fā)展,加上空中目標(biāo)的多樣化,想要在戰(zhàn)場(chǎng)上掌握主動(dòng)權(quán),必須準(zhǔn)確洞悉敵方目標(biāo)作戰(zhàn)意圖,再對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行合理的制導(dǎo)規(guī)律選擇,才能較好地提高打擊精度和作戰(zhàn)效率。針對(duì)這一問(wèn)題,本文對(duì)基于目標(biāo)意圖的空空導(dǎo)彈智能制導(dǎo)及控制技術(shù)進(jìn)行了研究。論文主要工作內(nèi)容如下:首先,建立了空空導(dǎo)彈非線(xiàn)性飛行運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型。介紹了幾種常見(jiàn)坐標(biāo)系的定義及其轉(zhuǎn)換關(guān)系,并探討了作用在空空導(dǎo)彈上的外力和外力矩。在此基礎(chǔ)上,建立了導(dǎo)彈的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系,給出了空空導(dǎo)彈六自由度十二狀態(tài)飛行運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,并在其六自由度狀態(tài)方程的基礎(chǔ)上根據(jù)奇異攝動(dòng)理論和時(shí)標(biāo)分離原則將導(dǎo)彈的動(dòng)力學(xué)部分劃分為快慢回路兩個(gè)部分,為研究導(dǎo)彈的控制律奠定了基礎(chǔ)。然后,研究了空空導(dǎo)彈智能化末制導(dǎo)律。針對(duì)三維空間攔截問(wèn)題中存在系統(tǒng)參數(shù)不確定、外部干擾和目標(biāo)做大機(jī)動(dòng)逃逸運(yùn)動(dòng)等情況,提出了一種基于滑模干擾觀(guān)測(cè)器的空空導(dǎo)彈三維預(yù)測(cè)制導(dǎo)律。通過(guò)滑模干擾觀(guān)測(cè)器對(duì)復(fù)合干擾進(jìn)行逼近,基于平行接近原理利用預(yù)測(cè)控制方法對(duì)空空導(dǎo)彈制導(dǎo)律進(jìn)行設(shè)計(jì),并由Lyapunov理論證明了所設(shè)計(jì)的制導(dǎo)律可以滿(mǎn)足閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)通過(guò)仿真結(jié)果表明所提方法的可行性,并且相比于傳統(tǒng)的比例制導(dǎo)律具有更好的性能。接著,研究了基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)的空中目標(biāo)意圖預(yù)測(cè)問(wèn)題。通過(guò)基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)方法,建立目標(biāo)意圖預(yù)測(cè)分類(lèi)模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)意圖預(yù)測(cè)信息的分類(lèi)。利用已知目標(biāo)方位角、水平速度、航向角、距離和高度特征數(shù)據(jù),獲得影響目標(biāo)意圖因素的采樣訓(xùn)練數(shù)據(jù)。將采樣訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入并訓(xùn)練模糊推理系統(tǒng),通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差反向傳播算法對(duì)自適應(yīng)模糊推理過(guò)程參數(shù)和結(jié)論參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和預(yù)測(cè),直到誤差函數(shù)滿(mǎn)足所需精度或者循環(huán)達(dá)到總共迭代次數(shù),即得到目標(biāo)意圖預(yù)測(cè)結(jié)果。通過(guò)仿真驗(yàn)證了自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)得到的仿真結(jié)果較之神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)器,分類(lèi)結(jié)果更準(zhǔn)確。最后,研究了基于空中目標(biāo)意圖對(duì)空空導(dǎo)彈制導(dǎo)律進(jìn)行選擇和導(dǎo)彈控制律問(wèn)題。通過(guò)介紹了幾種常見(jiàn)導(dǎo)引規(guī)律的優(yōu)缺點(diǎn)以及基于空中目標(biāo)意圖的分類(lèi)結(jié)果,將空中目標(biāo)分為非攻擊類(lèi)和攻擊類(lèi)目標(biāo),確定導(dǎo)彈制導(dǎo)規(guī)律的選擇關(guān)系,并利用MATLAB圖形用戶(hù)界面進(jìn)行仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明能夠很好地跟蹤目標(biāo)并保證了導(dǎo)彈的整體作戰(zhàn)性能和命中精度。針對(duì)空空導(dǎo)彈在飛行中不可避免會(huì)受到導(dǎo)彈姿態(tài)角層的干擾影響以及氣動(dòng)參數(shù)的不確定性,提出了一種基于滑模干擾觀(guān)測(cè)器的滑模控制方法,對(duì)空空導(dǎo)彈姿態(tài)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的慢回路和快回路分別進(jìn)行控制律設(shè)計(jì)。快回路中考慮到受到未知外部干擾的影響,通過(guò)滑模干擾觀(guān)測(cè)器對(duì)復(fù)合干擾進(jìn)行補(bǔ)償并設(shè)計(jì)滑�？刂坡�,而慢回路中只考慮系統(tǒng)不確定項(xiàng)的影響,設(shè)計(jì)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)滑�？刂坡�,利用Lyapunov穩(wěn)定性定理證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后對(duì)空空導(dǎo)彈進(jìn)行仿真驗(yàn)證能穩(wěn)定地跟蹤期望的姿態(tài)角信號(hào)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TJ765

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2624378