【摘要】：導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制系統(tǒng)是導(dǎo)彈系統(tǒng)的核心組成部分。導(dǎo)彈的打擊精度取決于其制導(dǎo)與控制系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。特別地,在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)模式下,導(dǎo)彈的作戰(zhàn)環(huán)境復(fù)雜多變,在大空域高機(jī)動(dòng)飛行時(shí)受到外部干擾的影響也越來(lái)越大。同時(shí),航空工業(yè)的發(fā)展也使得攔截目標(biāo)的對(duì)抗性和機(jī)動(dòng)性越來(lái)越強(qiáng)。以上眾多的因素,對(duì)現(xiàn)代導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制系統(tǒng)均提出了更為嚴(yán)格的要求。本文以空空導(dǎo)彈為對(duì)象,設(shè)計(jì)導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制系統(tǒng)算法。主要內(nèi)容如下:首先建立了空空導(dǎo)彈數(shù)學(xué)模型。介紹了導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)學(xué)分析過(guò)程中常用的坐標(biāo)系以及坐標(biāo)系間轉(zhuǎn)換關(guān)系,然后對(duì)作用在導(dǎo)彈上的力和力矩進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上建立導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和動(dòng)力學(xué)方程。根據(jù)導(dǎo)彈-目標(biāo)(彈-目)三維空間運(yùn)動(dòng)關(guān)系推導(dǎo)出彈-目三維空間模型,據(jù)此進(jìn)行導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外,以導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的俯仰通道為例對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究,建立了導(dǎo)彈控制系統(tǒng)俯仰通道標(biāo)稱模型。其次設(shè)計(jì)了空空導(dǎo)彈末段制導(dǎo)律。針對(duì)目標(biāo)有大機(jī)動(dòng)或時(shí)變機(jī)動(dòng)的情況,運(yùn)用內(nèi)模原理和反步設(shè)計(jì)法,設(shè)計(jì)了基于內(nèi)模原理的自適應(yīng)制導(dǎo)律。設(shè)計(jì)過(guò)程中將目標(biāo)機(jī)動(dòng)視為由外部系統(tǒng)產(chǎn)生的未知擾動(dòng),運(yùn)用內(nèi)模原理,設(shè)計(jì)自適應(yīng)擾動(dòng)觀測(cè)器,得到干擾估計(jì)值;然后與目標(biāo)無(wú)機(jī)動(dòng)時(shí)設(shè)計(jì)的標(biāo)稱制導(dǎo)律結(jié)合,得到最終的自適應(yīng)內(nèi)模制導(dǎo)律。通過(guò)理論分析證明了該方法的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。仿真結(jié)果表明,該閉環(huán)系統(tǒng)能對(duì)外部干擾進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì),具有良好的干擾抑制能力和制導(dǎo)性能。再次設(shè)計(jì)了空空導(dǎo)彈控制律。在控制系統(tǒng)俯仰通道標(biāo)稱模型基礎(chǔ)上,考慮在實(shí)際飛行過(guò)程中,由實(shí)驗(yàn)得到的導(dǎo)彈空氣動(dòng)力系數(shù)存在一定誤差,本文對(duì)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)進(jìn)行了不確定性描述。在此不確定模型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)魯棒控制律。仿真結(jié)果表明受控系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性和穩(wěn)定性。同時(shí),考慮高空飛行時(shí)導(dǎo)彈空氣舵控制效率下降,系統(tǒng)響應(yīng)變慢,引入氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制,設(shè)計(jì)了氣動(dòng)力/直接力分配策略。理論分析和數(shù)值仿真結(jié)果均表明,氣動(dòng)力/直接力復(fù)合控制相比單獨(dú)依靠空氣舵控制能加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。最后,對(duì)全文工作做了總結(jié)以及對(duì)未來(lái)工作的展望。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TJ765;TJ762.23
【圖文】：

（１）從單模導(dǎo)引到多模導(dǎo)引；逡逑口）從單機(jī)制導(dǎo)到網(wǎng)絡(luò)制導(dǎo)；逡逑（３）從單一氣動(dòng)控制到異構(gòu)多執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制；逡逑（４）從能量固定到能量管理；逡逑（５）從串行設(shè)計(jì)到一體化設(shè)計(jì)；逡逑（巧從獨(dú)立制導(dǎo)引信到制導(dǎo)引信一體化。逡逑１．３導(dǎo)彈末制導(dǎo)律研究現(xiàn)狀逡逑導(dǎo)彈的制導(dǎo)與控制系統(tǒng)Ｗ導(dǎo)彈為控制對(duì)象，包括制導(dǎo)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分，逡逑基本結(jié)構(gòu)如圖１－１所示。前者的主要任務(wù)是根據(jù)測(cè)得的導(dǎo)彈－目標(biāo)位置信息形成制逡逑導(dǎo)指令，后者是根據(jù)制導(dǎo)指令控制并穩(wěn)定導(dǎo)彈飛行，制導(dǎo)指令的形成由制導(dǎo)律完逡逑成，而控制和穩(wěn)定導(dǎo)彈的飛行則Ｗ控制律為依據(jù)，因此對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制系統(tǒng)的逡逑研究必然落腳于對(duì)制導(dǎo)律和控制律的研究。逡逑＇

邐（２．１５）逡逑類似地，令？，｝？，＾分別表示Ｏｘ，ｏｙ和化坐標(biāo)軸上的單位向量。參照上節(jié)逡逑給出的坐標(biāo)之間的變換關(guān)系，推導(dǎo)得到圖２－２中兩坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。逡逑ｈ邐�。义希剩戾澹剑蹋�？ｑｐ）邋ｊ邐（２．１６）逡逑ｓ＼邐ｗ逡逑式中，逡逑１９逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2734588