論文主要研究了在舵機約束下STT導彈自動駕駛儀的設計問題,將舵機對自動駕駛儀的兩個主要約束,即舵機處開環(huán)截止頻率約束和舵偏角速度約束用公式的形式表達出來,加入到控制器設計的過程中,使得控制器在設計完成時自動滿足開環(huán)截止頻率約束和舵偏角速度限制。自動駕駛儀的俯仰、偏航通道采用最優(yōu)控制理論,選取跟蹤誤差的平方積分作為性能指標,求出性能指標的解析表達式,然后將舵機處開環(huán)截止頻率和舵偏角速度作為約束,求解控制器參數(shù)。滾動通道采用PD控制結構,分別使用經(jīng)典控制理論和最優(yōu)控制理論進行設計,并分析了兩種方法的差異。為了提高自動駕駛儀的性能,對俯仰、偏航通道進行優(yōu)化設計,將舵機動力學加入系統(tǒng)結構圖,使用狀態(tài)空間模型進行分析。首先使用內(nèi)模原理建立控制結構并從內(nèi)模原理的角度揭示了偽攻角自動駕駛儀的結構來源,接著推導出由舵機動力學主導的極點位置與頻域分析法中舵機處開環(huán)截止頻率約束的關系式,并用零點與主導極點的位置關系抑制系統(tǒng)負調(diào),然后使用部分狀態(tài)反饋在舵機動力學和零點約束下配置系統(tǒng)極點。為了驗證自動駕駛儀的控制性能,最后選取了合適的導彈空間運動模型和相應的制導律對所設計的自動駕駛儀進行全彈道仿真,并分析了仿...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景和意義
    1.2 自動駕駛儀的研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要工作及內(nèi)容安排
2 導彈控制系統(tǒng)建模
    2.1 常用坐標系的定義
    2.2 坐標系之間的轉換
    2.3 導彈運動方程組
        2.3.1 導彈所受的力和力矩
        2.3.2 動力學方程
        2.3.3 運動學方程
        2.3.4 幾何關系方程
        2.3.5 導彈運動方程組
        2.3.6 導彈運動方程組的線性化
    2.4 短周期運動的傳遞函數(shù)
    2.5 特征點的選擇
    2.6 本章小結
3 基于舵機約束的自動駕駛儀設計
    3.1 俯仰通道控制結構的傳遞函數(shù)
    3.2 俯仰通道待定系數(shù)設計方法
    3.3 俯仰通道最優(yōu)控制器設計
        3.3.1 性能指標的選擇
        3.3.2 舵機處開環(huán)截止頻率約束的公式化表達
        3.3.3 基于舵機處開環(huán)截止頻率約束的最優(yōu)控制器設計
        3.3.4 舵偏角速度約束分析
        3.3.5 舵偏角速度的公式化表示與最優(yōu)控制器設計
        3.3.6 多種約束時的最優(yōu)控制器設計
    3.4 俯仰通道魯棒性與設計結果
    3.5 滾轉通道最優(yōu)自動駕駛儀設計
        3.5.1 滾動通道結構框圖
        3.5.2 滾動通道經(jīng)典控制器設計
        3.5.3 滾動通道最優(yōu)控制器設計
    3.6 本章小結
4 加入舵機動力學模型的自動駕駛儀設計
    4.1 舵機與彈體的狀態(tài)空間模型與狀態(tài)反饋
        4.1.1 內(nèi)模控制器
        4.1.2 舵機與彈體的狀態(tài)空間模型
        4.1.3 系統(tǒng)能控性判別
        4.1.4 狀態(tài)反饋矩陣求解
    4.2 自動駕駛儀極點配置分析
        4.2.1 主導極點間相對位置分析
        4.2.2 主導極點絕對位置分析
        4.2.3 零點對主導極點位置影響
    4.3 參數(shù)調(diào)整與設計結果
    4.4 本章小結
5 全彈道仿真與優(yōu)化
    5.1 導彈六自由度仿真
        5.1.1 六自由度仿真模型選擇
        5.1.2 導引律
        5.1.3 仿真結果
    5.2 滾動回路引入積分項
    5.3 加入舵機環(huán)節(jié)對期望極點的影響
    5.4 參數(shù)變化時對設計結果的影響
    5.5 本章小結
6 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
致謝
參考文獻



本文編號：3916879