傳統(tǒng)的導(dǎo)引律設(shè)計是把制導(dǎo)回路和姿態(tài)控制回路分開獨立設(shè)計,還把三維空間中的制導(dǎo)問題分解到兩個平面進行單獨設(shè)計,所以大多數(shù)導(dǎo)引律都是在俯仰平面內(nèi)制導(dǎo)回路的模型基礎(chǔ)上進行研究的。制導(dǎo)回路和姿態(tài)控制回路分開獨立設(shè)計是基于控制回路具有零反應(yīng)速度的假設(shè),實際上卻存在著動態(tài)延遲特性,而把三維制導(dǎo)問題分解到兩個平面,也忽略了各個通道間的耦合項,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步使得目標飛行器可以做大幅度逃逸動作,對攔截導(dǎo)彈的制導(dǎo)精度有較高的要求,這種分開獨立設(shè)計的方法越來越不能滿足實際的作戰(zhàn)需求。本文以導(dǎo)彈對空中機動目標進行攔截為背景,在三維空間中,將制導(dǎo)回路和姿態(tài)回路作為一個整體來研究,推導(dǎo)了三維制導(dǎo)與控制一體化模型,設(shè)計了三維制導(dǎo)與控制一體化導(dǎo)引律,主要工作包括:首先,推導(dǎo)了三維空間中導(dǎo)彈制導(dǎo)與控制一體化模型。將導(dǎo)彈和目標視為質(zhì)點,從它們的相對運動關(guān)系得到三維導(dǎo)引回路模型,再對導(dǎo)彈的姿態(tài)控制回路進行建模,得到六自由度非線性模型。通過速度矢量在各個坐標系間的變換,用求得的導(dǎo)彈加速度將兩個模型聯(lián)系起來,推導(dǎo)了三維空間中制導(dǎo)控制一體化模型。該模型可以反映導(dǎo)彈飛行過程中的各個姿態(tài)角的變化情況,還可以反映導(dǎo)彈和目標之間的相對運動關(guān)系,是一體化導(dǎo)引律設(shè)計的基礎(chǔ)。然后,研究了三維空間中不完全的制導(dǎo)與控制一體化導(dǎo)引律的設(shè)計,將姿態(tài)控制回路(自動駕駛儀)視為二階動態(tài)特性,其比一階動態(tài)特性更加符合實際,結(jié)合三維導(dǎo)引回路模型,進行了三維導(dǎo)引律的設(shè)計和有限時間三維導(dǎo)引律的設(shè)計。利用輸入-狀態(tài)穩(wěn)定性(ISS)理論和反步設(shè)計法提出了基于自動駕駛儀二階動態(tài)特性的三維導(dǎo)引律,利用有限時間ISS理論和反步設(shè)計法提出了基于自動駕駛儀二階動態(tài)特性的有限時間三維導(dǎo)引律。通過跟蹤微分器技術(shù)解決了反步設(shè)計法中的“計算膨脹”問題,簡化了導(dǎo)引律的設(shè)計,便于實際應(yīng)用。最后,設(shè)計了三維空間中完全的制導(dǎo)與控制一體化導(dǎo)引律,即在三維制導(dǎo)與控制一體化模型的基礎(chǔ)上,利用小增益定理和ISS理論直接進行導(dǎo)引律的設(shè)計。對于STT導(dǎo)彈需要保持傾側(cè)角為零,利用攻角和側(cè)滑角產(chǎn)生制導(dǎo)指令的特點,進行了 STT導(dǎo)彈的三維制導(dǎo)控制一體化導(dǎo)引律的設(shè)計;對于BTT導(dǎo)彈需要保持側(cè)滑角為零,利用攻角和傾側(cè)角產(chǎn)生制導(dǎo)指令的特點,進行了 BTT導(dǎo)彈的三維制導(dǎo)控制一體化導(dǎo)引律的設(shè)計。所設(shè)計的導(dǎo)引律都可以對空中運動信息未知的目標進行精確攔截,理論分析和數(shù)值仿真都驗證了所提出的導(dǎo)引律的有效性。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TJ765
【部分圖文】：

并且滿足右手定則。逡逑0ｘ３ｙ３２：３逡逑３ｙ３ｚ３與導(dǎo)彈的速度矢量Ｖ■固連，是動０：ｒ３軸與導(dǎo)彈質(zhì)心的速度矢量Ｖ重合；軸，指向上為正；軸方向與０；＾彈道坐標系的區(qū)別在于Ｏｙ３軸在彈體。逡逑Ｏ．Ｘ４ｙ４２４逡逑的原點？為導(dǎo)彈的質(zhì)心；０；ｒ４軸與正；Ｏｙ４軸位于０＿ｒ４軸所在的鉛垂平面軸與其他兩軸垂直并且構(gòu)成右手坐標系間的轉(zhuǎn)換及歐拉角定義逡逑標系與彈體坐標系逡逑Ｙ＇逡逑

第２章導(dǎo)彈三維制導(dǎo)控制一體化模型逡逑果彈體向右傾斜，即0講軸在包含Ｏ。逡逑姿態(tài)角后，可得由參考慣性坐標系到ｃｏｓｄｃｏｓｉｊｊ邐ｓｉｒｖｄｏｓ＾ｃｏ＋邋ｓｉｎ＾ｓｉｎ＾邋ｃｏｓｄｃｏｓ＾ｙ邋ｓｉｓ＾ｓｉｎ＾邋＋邋ｓｉｍｐｃｏｓ＾邋—ｃｏｓｄｓｉｎ＾邋—ｓ系與彈道坐標系逡逑ｙ＇逡逑

圖２．３速度坐標系與彈體坐標系的關(guān)系逡逑度矢量Ｖ與彈體縱向?qū)ΨQ平面間的向彈體，則所對應(yīng)的／５為正；反之為彈體坐標系的變換矩陣為逡逑ｃｏｓａｃｏｓｐ邋ｓｉｎａ邋—ｃｏｓａｓｉｎｆ３逡逑，邋ａ）邋＝邋—ｓｉｎａｃｏｓ／３邋ｃｏｓａ邋ｓｉｎａ邋ｓｉｎ邋（３ｓｉｎ／３邋０邋ｃｏｓ／３逡逑彈道坐標系逡逑Ｗ邋／ｙ３逡逑

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相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2808136