【摘要】：隨著無人機的飛速發(fā)展,以無人機為平臺的新型、小型化激光制導(dǎo)武器在精確對地打擊中的重要性日益凸顯,因而使得世界各國對其進(jìn)行了廣泛而深入的研究。目前小型激光制導(dǎo)炸彈普遍采用了固體火箭發(fā)動機助推的方式提供較大的初速度從而提高射程,因而在其全程飛行中存在氣動參數(shù)變化較大、質(zhì)心變化較大、具有多項擾動不確定性因素和未建模動態(tài)的特點,需要針對這些擾動和不確定性因素等設(shè)計強魯棒性的控制系統(tǒng)。本文首先詳細(xì)調(diào)研了國內(nèi)外的小型激光制導(dǎo)炸彈的發(fā)展動態(tài),分析了小型激光制導(dǎo)炸彈的特點及由此帶來的控制問題;調(diào)研了小型化激光制導(dǎo)炸彈的相關(guān)控制技術(shù)方法。隨后,建立了小型激光制導(dǎo)炸彈的六自由度動力學(xué)模型,包含火箭助推段的動力學(xué)模型和無動力滑翔段的動力學(xué)模型,同時對動力學(xué)模型進(jìn)行了小擾動線性化獲得了三通道解耦的控制系統(tǒng)模型,從而為后續(xù)控制器設(shè)計提供了模型。根據(jù)小型激光制導(dǎo)炸彈的特點,研究了魯棒控制方法,將常規(guī)控制問題轉(zhuǎn)化為H_∞混合靈敏度控制問題,基于Matlab軟件的Mrct工具箱進(jìn)行控制器求解。考慮工程實用性,采用平衡截斷法對控制器進(jìn)行降階處理;基于魚群優(yōu)化算法對控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,同時分別比較混合調(diào)度算法和D調(diào)度算法下全局控制性能,結(jié)果顯示,降階并優(yōu)化參數(shù)后D調(diào)度算法全局控制效果好,具有很強的魯棒性以及抗擾性。最后針對魯棒控制器設(shè)計較為保守,控制性能不明顯且設(shè)計過程較為復(fù)雜的問題,研究了傳統(tǒng)的模型參考滑模控制器,并分別進(jìn)行了特征點條件下的仿真分析和全程飛行段的非線性仿真分析。針對傳統(tǒng)的模型參考滑�？刂破黥敯粜暂^差,控制器易抖振的特點,研究了一種新型的基于擴張狀態(tài)觀測器的模型參考滑�？刂破�,通過單個特征點仿真、全程非線性仿真、不同射程條件下仿真和蒙特卡洛打靶仿真分析可知本文提出的控制器具有良好的魯棒性能和自適應(yīng)性能,能夠滿足實際工程控制需求。
【圖文】：

圖 1-2 小直徑制導(dǎo)炸彈 SDB 圖 1-3 聯(lián)合 40 無人機導(dǎo)彈我國于 1977 年正式研制第一代 7712 型激光制導(dǎo)炸彈，后來稱雷霆-1，其總體布局與寶石路-1 基本一致，該彈全長 3.68m，，直徑 0.377m，彈重 490kg。20 世紀(jì) 90 年代，我國引進(jìn)了俄羅斯 KAB-500L 激光制導(dǎo)炸彈，隨后改進(jìn)研制出了雷霆-2 制導(dǎo)炸彈。2012 年，哈爾濱建成集團推出了 100kg、250kg、500kg和 1000kg 天戈系列激光制導(dǎo)炸彈，與此同時北方工業(yè)公司也推出了不同重量的GB 系列精確制導(dǎo)炸彈和雷石系列制導(dǎo)炸彈。2014 年中國航天科工集團展示了一款名為 YZ-200 的小型激光制導(dǎo)炸彈，航天科技集團推出了 FT 系列制導(dǎo)炸彈，標(biāo)志著我國激光制導(dǎo)炸彈發(fā)展得到了極大提高。目前我國公開報道的小型制導(dǎo)炸彈最小重量為飛騰-10 的 25kg，與國外研究相比，我國制導(dǎo)炸彈小型化還有一定距離[1]。因此，隨著越來越多國家裝備無人作戰(zhàn)飛機，同時各國為了反恐作戰(zhàn)的需要，為了降低地面毀傷效果，并提高打擊精度，小型制導(dǎo)炸彈必將得到極大的發(fā)展與裝備。

圖 1-2 小直徑制導(dǎo)炸彈 SDB 圖 1-3 聯(lián)合 40 無人機導(dǎo)彈我國于 1977 年正式研制第一代 7712 型激光制導(dǎo)炸彈，后來稱雷霆-1，其總體布局與寶石路-1 基本一致，該彈全長 3.68m，直徑 0.377m，彈重 490kg。20 世紀(jì) 90 年代，我國引進(jìn)了俄羅斯 KAB-500L 激光制導(dǎo)炸彈，隨后改進(jìn)研制出了雷霆-2 制導(dǎo)炸彈。2012 年，哈爾濱建成集團推出了 100kg、250kg、500kg和 1000kg 天戈系列激光制導(dǎo)炸彈，與此同時北方工業(yè)公司也推出了不同重量的GB 系列精確制導(dǎo)炸彈和雷石系列制導(dǎo)炸彈。2014 年中國航天科工集團展示了一款名為 YZ-200 的小型激光制導(dǎo)炸彈，航天科技集團推出了 FT 系列制導(dǎo)炸彈，標(biāo)志著我國激光制導(dǎo)炸彈發(fā)展得到了極大提高。目前我國公開報道的小型制導(dǎo)炸彈最小重量為飛騰-10 的 25kg，與國外研究相比，我國制導(dǎo)炸彈小型化還有一定距離[1]。因此，隨著越來越多國家裝備無人作戰(zhàn)飛機，同時各國為了反恐作戰(zhàn)的需要，為了降低地面毀傷效果，并提高打擊精度，小型制導(dǎo)炸彈必將得到極大的發(fā)展與裝備。
【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】：2018
【分類號】：TJ414

【參考文獻(xiàn)】

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10 沈毅,劉

本文編號：2677224