【摘要】：導(dǎo)引系統(tǒng)與控制系統(tǒng)是導(dǎo)彈的核心部分,是實現(xiàn)導(dǎo)彈精確打擊的關(guān)鍵。隨著攻擊目標(biāo)運動性能的提高,傳統(tǒng)的制導(dǎo)控制設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足制導(dǎo)性能,需要考慮新的導(dǎo)引與控制方法以提高導(dǎo)彈的整體性能。本文以末制導(dǎo)段尋的導(dǎo)彈打擊機動目標(biāo)為研究背景,基于滑模變結(jié)構(gòu)理論,研究了針對大氣層中高速機動目標(biāo)的導(dǎo)引律,同時結(jié)合自適應(yīng)反演設(shè)計思想研究了將導(dǎo)引與控制合二為一的一體化設(shè)計方法。具體研究內(nèi)容如下:1.建立了彈目相對運動模型和導(dǎo)引與控制一體化方程�；趯�(dǎo)彈空間運動方程組推導(dǎo)了導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)模型,分析彈目相對運動關(guān)系求得了制導(dǎo)模型。由此將控制系統(tǒng)模型與制導(dǎo)模型綜合到一起建立了導(dǎo)彈三通道獨立的導(dǎo)引與控制一體化模型,把各通道間的耦合項看成未知有界量。2.基于推導(dǎo)的制導(dǎo)表達式,將導(dǎo)彈自動駕駛儀的動態(tài)特性以二階動態(tài)環(huán)節(jié)加入到制導(dǎo)模型中,研究了加入自動駕駛儀二階動態(tài)環(huán)節(jié)的新模型。同時考慮到末制導(dǎo)時間有限,根據(jù)滑�？刂评碚撗芯苛撕凶詣玉{駛儀二階動態(tài)特性的有限時間收斂的滑模導(dǎo)引律。為了削弱滑�？刂茖χ茖�(dǎo)系統(tǒng)造成的抖振,采用連續(xù)的雙曲正切函數(shù)改進了導(dǎo)引律,通過與經(jīng)典的比例導(dǎo)引律進行仿真對比證明了設(shè)計的導(dǎo)引律的優(yōu)越性。3.基于推導(dǎo)的三通道獨立的一體化數(shù)學(xué)表達式,根據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)理論和自適應(yīng)反演設(shè)計思想分別設(shè)計了導(dǎo)彈在三個通道的一體化控制律。為了削弱滑�？刂茖σ惑w化控制系統(tǒng)造成的抖振,仍選用連續(xù)的雙曲正切函數(shù)改進原設(shè)計中的一體化控制律。仿真表明設(shè)計的一體化算法在參數(shù)攝動時具有良好的魯棒性與穩(wěn)定性,與傳統(tǒng)的獨立設(shè)計方法對比也顯現(xiàn)了一體化算法的優(yōu)勢。4.在已得出的一體化模型中研究了帶攻擊角約束的一體化問題。通過將對攻擊角度的約束巧妙轉(zhuǎn)換為對視線角的約束,建立了有攻擊角約束的三通道獨立的一體化模型,采用先前的一體化控制律研究思路設(shè)計了帶攻擊角約束的一體化算法。數(shù)值仿真驗證了該一體化算法的有效性與可行性。
【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】：TJ765
【圖文】：

圖 3-1 雙曲正切函數(shù) y tanh( x)曲線圖表達式為2 31 2 32 2 32 23 12 32 33 2322 6 243 1224 tanhnnMqnpM R R RC C C qR R RC C R RC C aR R RC C R SC a KSR R ，仿真中 0.1。內(nèi)攔截，為了真實展現(xiàn)軌控發(fā)動機和姿控發(fā)得足夠小，彈上計算機采樣周期要遠(yuǎn)大于仿又要避免計算負(fù)擔(dān)過重。故在仿真中設(shè)置當(dāng)

比例導(dǎo)引律的表達式為u KRq(3-24)K 為比例系數(shù)，通常取值為 2~6[7]，這里選取 K 為 4。用 ADFTCG 表示所設(shè)計的考慮自動駕駛儀動態(tài)特性的有限時間導(dǎo)引律，PNG表示比例導(dǎo)引律。關(guān)于導(dǎo)彈不機動、在俯仰通道和偏航通道做 20m/s2的常值機動及在俯仰通道和偏航通道做250sin(2 /0.5)m/sTa t的正弦機動的脫靶量結(jié)果如表3-2 所示。因為導(dǎo)彈在俯仰通道和偏航通道的視線角速率及加速度指令仿真圖相近，在仿真結(jié)果中只列出俯仰通道的平面曲線圖。表 3-2 三種機動情形下的脫靶量機動情況 ADFTCG 脫靶量（m） PNG 脫靶量（m）不機動 0.1109 0.7704常值機動 0.3841 1.0773正弦機動 0.5211 1.1801情形一：目標(biāo)不做機動如圖 3-2 至與圖 3-3 是目標(biāo)不做常值機動時的仿真結(jié)果。

3-2 b)可以看到 ADFTCG 方法下的加速度指令可以比 PNG 方法下的加速度指令更迅速地響應(yīng)目標(biāo)的機動，這是因為 PNG 方法中沒有加入自動駕駛儀的動態(tài)環(huán)節(jié)，所以會有一些延遲性。由圖 3-3 可以看到兩種方法的導(dǎo)彈攔截目標(biāo)的運動軌跡，ADFTCG 方法相對于 PNG 方法下的運動軌跡要更平滑一些。情形二：目標(biāo)做 20m/s2的常值機動如圖 3-4 與圖 3-5 是目標(biāo)做常值機動時的仿真結(jié)果。a) 視線角變化率曲線圖 b) 過載加速度指令曲線圖圖 3-4 情形二的仿真結(jié)果

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 張旭;雷虎民;董飛W

本文編號：2766068