【摘要】：迅猛發(fā)展的現(xiàn)代航天航空技術(shù)對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)精度提出了越來越高的要求。典型的導(dǎo)彈制導(dǎo)過程包括制導(dǎo)初段、中段和末段三個(gè)階段。到了制導(dǎo)末段,也即制導(dǎo)的最后階段,目標(biāo)往往進(jìn)行大機(jī)動(dòng)逃逸,且留給精確末制導(dǎo)的時(shí)間通常非常短,這一階段制導(dǎo)性能的好壞最終決定了導(dǎo)彈能否精確打擊目標(biāo),實(shí)現(xiàn)攻擊目的。因此,末制導(dǎo)段需要具有強(qiáng)抗目標(biāo)機(jī)動(dòng)能力并可在有限時(shí)間內(nèi)快速收斂的高精度制導(dǎo)律。在系統(tǒng)具有干擾和不確定的情況下,非光滑的有限時(shí)間穩(wěn)定反饋控制不僅使受控系統(tǒng)在有限時(shí)間內(nèi)收斂并穩(wěn)定到系統(tǒng)的平衡點(diǎn),并且比漸近穩(wěn)定系統(tǒng)具有更強(qiáng)的魯棒性和更高的跟蹤精度。因此,本文以尋的導(dǎo)彈末制導(dǎo)段攔截機(jī)動(dòng)目標(biāo)為背景,利用有限時(shí)間控制理論,在對(duì)其作出一定研究的基礎(chǔ)上,對(duì)有限時(shí)間收斂末制導(dǎo)律的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容包括：(1)針對(duì)同時(shí)考慮導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性和終端攻擊角約束的平面末制導(dǎo)系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)目標(biāo)攔截與有限時(shí)間收斂問題,基于有限時(shí)間滑�？刂评碚�,設(shè)計(jì)了有限時(shí)間收斂滑模末制導(dǎo)律。首先針對(duì)末制導(dǎo)段目標(biāo)機(jī)動(dòng)信息無法準(zhǔn)確獲取的問題,采用一個(gè)高精度非線性有限時(shí)間擾動(dòng)觀測器對(duì)目標(biāo)機(jī)動(dòng)加速度進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)；然后將導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性視為一階慣性環(huán)節(jié),考慮平面末制導(dǎo)系統(tǒng),提出一種能夠保證視線角速率在有限時(shí)間內(nèi)收斂到零的制導(dǎo)律；在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步將終端攻擊角約束考慮在內(nèi),設(shè)計(jì)了能夠同時(shí)保證視線角速率在有限時(shí)間內(nèi)收斂,并以期望的攻擊角攔截機(jī)動(dòng)目標(biāo)的制導(dǎo)律。所提出的末制導(dǎo)律表達(dá)式中沒有出現(xiàn)目標(biāo)加速度這一擾動(dòng)項(xiàng),亦不受目標(biāo)加速度上界的影響。該制導(dǎo)律能夠有效補(bǔ)償導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛動(dòng)態(tài)特性,且具有較強(qiáng)的抗擾動(dòng)能力和較高的制導(dǎo)精度。(2)針對(duì)同時(shí)考慮導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性和制導(dǎo)參數(shù)誤差的平面末制導(dǎo)系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)目標(biāo)攔截與有限時(shí)間收斂問題,基于連續(xù)有限時(shí)間控制方法,設(shè)計(jì)了連續(xù)有限時(shí)間收斂魯棒末制導(dǎo)律。首先考慮兩類一般的單輸入線性系統(tǒng),研究了連續(xù)有限時(shí)間收斂控制律設(shè)計(jì)方案,得到兩個(gè)相關(guān)結(jié)論；然后考慮帶制導(dǎo)參數(shù)誤差的平面末制導(dǎo)系統(tǒng),利用第一個(gè)結(jié)論直接進(jìn)行了制導(dǎo)律設(shè)計(jì)；在此基礎(chǔ)上,將導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀一階動(dòng)態(tài)特性進(jìn)一步考慮在內(nèi),利用第二個(gè)結(jié)論直接設(shè)計(jì)了制導(dǎo)律。所提出的末制導(dǎo)律避免了滑模制導(dǎo)律的抖動(dòng),可使系統(tǒng)狀態(tài)在有限時(shí)間內(nèi)收斂到零點(diǎn)附近的小鄰域內(nèi)。該制導(dǎo)律能夠有效補(bǔ)償導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性,對(duì)制導(dǎo)參數(shù)誤差和目標(biāo)機(jī)動(dòng)具有較強(qiáng)的魯棒性,且脫靶量小,制導(dǎo)精度高。另外,給出了制導(dǎo)系統(tǒng)狀態(tài)的收斂范圍,理論分析表明,在已知或準(zhǔn)確估計(jì)目標(biāo)機(jī)動(dòng)加速度上界的情況下,通過合理選擇相關(guān)的制導(dǎo)系數(shù)可使該收斂域任意小(3)針對(duì)考慮導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性的三維非線性耦合末制導(dǎo)系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)目標(biāo)攔截與有限時(shí)間收斂問題,基于有限時(shí)間輸入到狀態(tài)穩(wěn)定理論,設(shè)計(jì)了有限時(shí)間輸入到狀態(tài)穩(wěn)定魯棒三維末制導(dǎo)律。首先考慮兩類一般的多輸入非線性系統(tǒng),研究了有限時(shí)間輸入到狀態(tài)穩(wěn)定控制律設(shè)計(jì)方案,得到兩個(gè)相關(guān)結(jié)論；然后考慮三維末制導(dǎo)系統(tǒng),將目標(biāo)機(jī)動(dòng)加速度視為有界擾動(dòng)輸入,利用第一個(gè)結(jié)論直接進(jìn)行了制導(dǎo)律設(shè)計(jì)；在此基礎(chǔ)上,將導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀一階動(dòng)態(tài)特性進(jìn)一步考慮在內(nèi),利用第二個(gè)結(jié)論直接設(shè)計(jì)了制導(dǎo)律。所提出的末制導(dǎo)律可保證視線角速率在有限時(shí)間內(nèi)收斂到零點(diǎn)附近的小鄰域內(nèi),且通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的制導(dǎo)系數(shù)可使該收斂域任意小。該制導(dǎo)律能夠有效補(bǔ)償導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性,對(duì)目標(biāo)機(jī)動(dòng)具有很強(qiáng)的擾動(dòng)抑制能力,且脫靶量小,制導(dǎo)精度高。(4)針對(duì)同時(shí)考慮導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性和導(dǎo)彈加速度約束的三維非線性耦合末制導(dǎo)系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)目標(biāo)攔截與有限時(shí)間收斂問題,基于有限時(shí)間有界理論,設(shè)計(jì)了有限時(shí)間有界抗加速度飽和三維末制導(dǎo)律。首先考慮一類具有準(zhǔn)單邊Lipschtiz準(zhǔn)則的非線性系統(tǒng),研究了有限時(shí)間有界控制器設(shè)計(jì)方案,得到一個(gè)相關(guān)結(jié)論,并給出基于微分線性矩陣不等式的控制器增益求解方法；然后考慮帶導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀一階動(dòng)態(tài)特性的三維末制導(dǎo)系統(tǒng),利用得到的結(jié)論直接進(jìn)行制導(dǎo)律設(shè)計(jì)。所提出的制導(dǎo)律能夠保證視線角速率在有限時(shí)間內(nèi)收斂,且加速度亦不超過給定的物理限制。該制導(dǎo)律能夠有效補(bǔ)償導(dǎo)彈自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性,具有較強(qiáng)的抗擾動(dòng)能力和較高的制導(dǎo)精度。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TJ765

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 嚴(yán)晗;季海波;;彈道坐標(biāo)中三維魯棒非線性導(dǎo)引律[J];控制理論與應(yīng)用;2013年09期

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本文編號(hào)：2674679