滑翔增程是制導(dǎo)彈箭眾多增程技術(shù)中比較有效并易實現(xiàn)的一種方法,本文針對滑翔增程制導(dǎo)炮彈控制系統(tǒng)的一些特點,引入分數(shù)階控制理論,對分數(shù)階控制器在滑翔增程制導(dǎo)炮彈控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進行研究。 本文首先介紹了分數(shù)階微積分的理論知識,重點分析了分數(shù)階微積分算子sα的離散化,提出了兩種近似離散方法,即生成函數(shù)Tustin算子+Muir （遞歸形式）展開法和生成函數(shù)Tustin算子+CFE（連分式）展開法；然后闡述了整數(shù)階PID控制器與分數(shù)階PIλDμ控制器的定義以及它們的數(shù)字實現(xiàn)形式,提出了基于遺傳算法和基于單純形法的分數(shù)階控制器參數(shù)整定方法；接著在一定假設(shè)條件下,應(yīng)用小擾動法對滑翔增程制導(dǎo)炮彈的彈道模型進行簡化,建立了其傳遞函數(shù)；最后對滑翔增程制導(dǎo)炮彈的整數(shù)階控制器和分數(shù)階控制器分別進行了設(shè)計,并對其控制特性進行分析比較。 數(shù)值計算結(jié)果表明,基于遺傳算法聯(lián)合生成函數(shù)Tustin算子+CFE（連分式）的參數(shù)整定方法相比其它方法要好,得到的目標函數(shù)值和單位階躍響應(yīng)的超調(diào)量較小。在滑翔增程制導(dǎo)炮彈的控制回路中,設(shè)計的分數(shù)階控制器比整數(shù)階控制器有更好的頻率特性,并且飛行控制精度更高,抗干擾能力... 

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 滑翔增程制導(dǎo)炮彈概述
    1.2 研究課題的背景及其意義
    1.3 控制器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢
    1.4 本文的結(jié)構(gòu)布局和主要內(nèi)容安排
2 分數(shù)階微積分(FOC)與系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)及其離散化
    2.1 分數(shù)階微積分概況
    2.2 與分數(shù)階微積分相關(guān)的一些特殊數(shù)學(xué)函數(shù)
        2.2.1 Gamma函數(shù)
        2.2.2 Beta函數(shù)
        2.2.3 Mittag-Leffler函數(shù)
    2.3 分數(shù)階微積分的幾種通用定義式與性質(zhì)
        2.3.1 Grunwald-Letnikov微積分定義
        2.3.2 Riemann-Liouville微積分定義
        2.3.3 Caputo微積分定義
        2.3.4 各分數(shù)階微積分之間的關(guān)系
        2.3.5 FOC的一些基本性質(zhì)和規(guī)律
    2.4 分數(shù)階系統(tǒng)與微分方程的數(shù)學(xué)描述
    2.5 分數(shù)階微積分的幾種基本計算方法
        2.5.1 利用傅里葉級數(shù)求具有周期特性函數(shù)的微積分
        2.5.2 Grunwald-Letnikov法求分數(shù)階微積分
        2.5.3 Oustaloup濾波法
        2.5.4 離散濾波器近似方法
    2.6 分數(shù)階微積分算子的兩種近似離散方法
        2.6.1 Tustin+Muir法
        2.6.2 Tustin+CFE法
    2.7 本章小結(jié)
3 控制器設(shè)計及其參數(shù)整定
    3.1 整數(shù)階PID控制器
        3.1.1 模擬式整數(shù)階PID控制器
        3.1.2 數(shù)字式整數(shù)階PID控制器
    3.2 分數(shù)階PI~λDμ控制器
        3.2.1 分數(shù)階PI~λD~μ控制器的定義
        3.2.2 分數(shù)階PIλD~μ控制器的數(shù)字實現(xiàn)表達法
        3.2.3 開環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)
        3.2.4 閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)
    3.3 控制器的參數(shù)整定
        3.3.1 參數(shù)整定的分類
        3.3.2 參數(shù)整定的要求
        3.3.3 基于遺傳算法的參數(shù)整定
        3.3.4 基于單純形法的參數(shù)整定
    3.4 本章小結(jié)
4 滑翔增程制導(dǎo)炮彈的受力分析與飛行彈道模型建立
    4.1 常用坐標系及其坐標變換
    4.2 滑翔增程制導(dǎo)炮彈的運動方程
    4.3 制導(dǎo)炮彈的質(zhì)量變化方程
    4.4 幾個角度之間的幾何關(guān)系
    4.5 控制關(guān)系方程
    4.6 滑翔增程制導(dǎo)炮彈的控制系統(tǒng)特性分析
        4.6.1 縱向擾動運動的方程組
        4.6.2 滑翔增程制導(dǎo)炮彈的傳遞函數(shù)
    4.7 彈道特征點的選取
    4.8 本章小結(jié)
5 滑翔增程制導(dǎo)炮彈分數(shù)階控制器設(shè)計
    5.1 俯仰角穩(wěn)定回路中的控制器設(shè)計
    5.2 高度控制回路中的控制器設(shè)計
    5.3 數(shù)字仿真分析
        5.3.1 俯仰角穩(wěn)定回路的控制性能分析
        5.3.2 高度回路控制的特性分析
        5.3.3 彈道仿真分析
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)束語
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3712831