【摘要】：隨著導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展和在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的成功應(yīng)用,現(xiàn)代戰(zhàn)爭方式也發(fā)生著改變,出現(xiàn)了導(dǎo)彈空襲的作戰(zhàn)模式,空地導(dǎo)彈也已經(jīng)成為航空武器發(fā)展的重點(diǎn)。在近年來的局部戰(zhàn)爭中,空地攻擊已經(jīng)從以往的地毯式轟炸模式逐步演變?yōu)榫_度很高的外科手術(shù)式攻擊模式。精確制導(dǎo)給導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng),尤其是制導(dǎo)律提出了嚴(yán)格的要求,先進(jìn)制導(dǎo)律的設(shè)計隨著精確制導(dǎo)武器的發(fā)展而發(fā)展。本文以三維空間空地導(dǎo)彈末制導(dǎo)段為背景,在現(xiàn)有最優(yōu)控制理論和變結(jié)構(gòu)控制理論的研究基礎(chǔ)上,研究了多約束條件下的最優(yōu)制導(dǎo)律和變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律,并進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)通用仿真平臺的設(shè)計以及仿真可視化的相關(guān)研究工作。論文主要研究內(nèi)容包括:首先,本文建立了導(dǎo)彈和目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型以及制導(dǎo)模型,為最優(yōu)制導(dǎo)律和變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律的研究以及仿真平臺設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。將三維空間按視線坐標(biāo)系分解為兩個互相垂直的二維平面,通過對三維空間和二維平面的運(yùn)動及參數(shù)關(guān)系的推導(dǎo)分析,得到了速度、角度以及角速度關(guān)系方程;這些方程具有很強(qiáng)的通用性,通過它們可以直接將制導(dǎo)律從二維平面推廣到三維空間,從而大大減少了三維空間制導(dǎo)律的設(shè)計難度。其次,本文應(yīng)用最優(yōu)控制理論研究和設(shè)計了三維空間多約束條件下的最優(yōu)制導(dǎo)律。根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動狀態(tài),分別研究和設(shè)計了針對固定目標(biāo)和考慮目標(biāo)機(jī)動的最優(yōu)制導(dǎo)律,其間應(yīng)用伴隨變換法解決了非齊次方程的求解問題。研究發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的三維制導(dǎo)律只是本文制導(dǎo)律在一定條件下的簡化情形。對比仿真證明了本文結(jié)論的正確性。隨后,本文應(yīng)用變結(jié)構(gòu)控制理論研究和設(shè)計了三維空間多約束條件下的變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律,并結(jié)合最優(yōu)制導(dǎo)律的結(jié)論得到了最優(yōu)滑模變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律。針對削弱變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律的抖振問題本文引入了準(zhǔn)滑動模態(tài)的概念,最終分別推導(dǎo)得到了具有飽和函數(shù)及繼電特性連續(xù)化的準(zhǔn)滑模變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律。對比仿真發(fā)現(xiàn),準(zhǔn)滑模變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律削弱抖振效果明顯。最后,本文基于模塊化和系統(tǒng)工程的思想設(shè)計了三維運(yùn)動學(xué)通用仿真平臺,以該平臺為基礎(chǔ)只需替換相應(yīng)模塊便可實(shí)現(xiàn)具體制導(dǎo)律的仿真。在運(yùn)動學(xué)通用仿真平臺的基礎(chǔ)上考慮自動駕駛儀及導(dǎo)彈的動力學(xué)特性等,本文設(shè)計了動力學(xué)通用仿真平臺。最后本文完成了仿真可視化的設(shè)計,將模型仿真數(shù)據(jù)通過接口傳輸?shù)娇梢暬浖?達(dá)到了可實(shí)時觀察仿真過程的目的,便于設(shè)計者更直觀、更方便、更快速地發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題從而反饋于設(shè)計。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TJ765

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本文編號：2690143