隨著現(xiàn)代軍事技術(shù)的要求,導(dǎo)彈向著高速和高機(jī)動性的方向不斷發(fā)展,這就對攔截彈的機(jī)動能力以及制導(dǎo)精度提出了更高的要求。由于傳統(tǒng)的導(dǎo)彈不能有效的跟蹤制導(dǎo)指令,因此其制導(dǎo)精度隨著目標(biāo)運(yùn)動的高機(jī)動性而不斷降低。為了有效的攔截目標(biāo),改善導(dǎo)彈的機(jī)動性能以及制導(dǎo)精度,考慮引入側(cè)向直接力的軌控式導(dǎo)彈進(jìn)行研究。本文以大氣層內(nèi)某型攔截導(dǎo)彈為研究背景,通過對軌控式直/氣復(fù)合導(dǎo)彈特點(diǎn)的分析,研究了直/氣復(fù)合控制與制導(dǎo)策略。首先,針對導(dǎo)彈攔截目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型,建立導(dǎo)彈整個導(dǎo)引系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,包括導(dǎo)彈與目標(biāo)相對運(yùn)動數(shù)學(xué)模型,導(dǎo)彈在俯仰通道、偏航通道、滾轉(zhuǎn)通道的數(shù)學(xué)模型。其次,研究了導(dǎo)彈經(jīng)典比例導(dǎo)引,通過滑模變結(jié)構(gòu)控制理論,設(shè)計分析了最優(yōu)滑模導(dǎo)引律以及離散滑模導(dǎo)引律,通過編寫程序仿真分析,得出系能最優(yōu)的導(dǎo)引律,為導(dǎo)彈控制系統(tǒng)優(yōu)化制導(dǎo)指令。再次,研究了軌控式導(dǎo)彈直接力/氣動力復(fù)合控制系統(tǒng),基于古典控制理論頻域方法設(shè)計了直接側(cè)向力/氣動力復(fù)合控制系統(tǒng),依據(jù)一定的頻域性能指標(biāo),設(shè)計了氣動力控制器;并且基于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論設(shè)計分析了導(dǎo)彈直接力/氣動力復(fù)合控制系統(tǒng)。通過數(shù)學(xué)仿真可知,該復(fù)合控制系統(tǒng)的過載響應(yīng)動態(tài)性能要優(yōu)于氣動力... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國PAC-3攔截彈

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文根據(jù)提供側(cè)向直接力的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)在導(dǎo)彈上的安裝位置的不同，直接力/氣動力復(fù)合控制模式又可分為姿控式、軌控式和姿軌控式[4]：(1) 姿控式，是導(dǎo)彈的側(cè)向直接力發(fā)動機(jī)安裝在離導(dǎo)彈的質(zhì)心有一定的距離處，所以直接力能夠在短時間內(nèi)對導(dǎo)彈產(chǎn)生較大的作用力矩，能夠使導(dǎo)彈快速建立攻角，從而快速得到可用過載。姿控復(fù)合模式的實質(zhì)就是通過側(cè)向力所提供的力矩快速建立攻角，由所需的攻角產(chǎn)生的氣動力來提供可用過載。導(dǎo)彈的直接力能夠大大減小導(dǎo)彈攻角建立的時間。例如：美國 PAC-3 防御系統(tǒng)中的 ERINT 增程攔截彈，如圖 1.1 所示，在導(dǎo)彈頭部的位置上均勻分布安裝了 180 個固體脈沖發(fā)動機(jī)，通過直接力發(fā)動機(jī)給導(dǎo)彈提供所需的側(cè)向力，從而快速改變導(dǎo)彈的運(yùn)動姿態(tài)，為攔截末制導(dǎo)階段提供快速機(jī)動響應(yīng)能力。

復(fù)合控制系統(tǒng)的設(shè)計則可以針對舵系統(tǒng)的特性設(shè)計氣動力控制子系統(tǒng)，針對直接力發(fā)動機(jī)的特性設(shè)計直接力控制子系統(tǒng)。直接力與氣動力作用下，導(dǎo)彈復(fù)合控制系統(tǒng)設(shè)計方案如圖4.1所示：ycnyc1nyc2ny1ny2nyn++圖 4.1 直接力與氣動力解耦控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4.3 指令分解對于導(dǎo)彈的氣動力控制系統(tǒng)，氣動舵舵面的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)速率都是有限的，在舵面偏轉(zhuǎn)角度達(dá)到最大值maxδ 時，所產(chǎn)生的過載為可用過載，記為k1n ，當(dāng)控制指令cn 滿足c k1n < n時，如果不考慮舵系統(tǒng)的延遲特性，則導(dǎo)彈舵系統(tǒng)可以跟蹤過載指令實現(xiàn)對導(dǎo)彈的控制，但在高空時，由于空氣稀薄氣動參數(shù)變小，其響應(yīng)速度緩慢，而當(dāng)c k1n > n時，單純依靠導(dǎo)彈的舵系統(tǒng)來實施控制，很顯然已經(jīng)無法按照制導(dǎo)系統(tǒng)給出的制導(dǎo)指令飛行

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]滑模變結(jié)構(gòu)控制理論及其在倒立擺系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D]. 張克勤.浙江大學(xué) 2003

碩士論文
[1]大氣層內(nèi)攔截彈直接力/氣動力復(fù)合控制研究[D]. 陳志豪.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[2]變結(jié)構(gòu)控制抖振問題研究[D]. 岳海峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3587901