現(xiàn)代戰(zhàn)爭對制導(dǎo)炮彈的飛行控制性能提出了更高的要求,而自旋制導(dǎo)炮彈本身是一個復(fù)雜的非線性時變模型,給飛行控制設(shè)計(jì)帶來了困難。本研究針對自旋制導(dǎo)炮彈飛行過程中具有飛行空域大、強(qiáng)耦合和參數(shù)大范圍時變特點(diǎn),研究了其魯棒自適應(yīng)控制問題。 建立了自旋制導(dǎo)炮彈六自由度運(yùn)動學(xué)模型,利用“小擾動”和凍結(jié)系數(shù)法,得到了彈體的傳遞函數(shù)。對炮彈彈體的動態(tài)特性進(jìn)行了分析,并采用PID和專家PID為制導(dǎo)炮彈設(shè)計(jì)了過載自動駕駛儀,仿真結(jié)果表明基于專家PID的過載自動駕駛儀響應(yīng)速度更快,且能夠在線調(diào)整PID參數(shù)值,具有較好的魯棒性和自適應(yīng)性。 研究了自旋制導(dǎo)炮彈非線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,基于反步設(shè)計(jì)方法為炮彈設(shè)計(jì)了雙通道非線性控制器,并在matlab/simulink環(huán)境下對其進(jìn)行了仿真,理論分析和仿真結(jié)果均表明,該算法能夠處理系統(tǒng)的非線性特性,并且具有一定的魯棒性,但是在推導(dǎo)過程中會帶來“項(xiàng)數(shù)膨脹”問題,因而在反步設(shè)計(jì)中加入了一階低通濾波器給予消除,降低了控制器的復(fù)雜度,同時通過參數(shù)適應(yīng)律在線估計(jì)不確定氣動參數(shù)以進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。仿真表明,在氣動參數(shù)不確定和外界干擾的條件下,該控制器具有較好的跟蹤性能。 傳統(tǒng)的...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 本課題研究背景、意義和目的
        1.1.1 背景、意義
        1.1.2 目的
    1.2 飛行控制系統(tǒng)方法綜述
    1.3 非線性控制系統(tǒng)的發(fā)展
    1.4 本文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)
2 自旋制導(dǎo)炮彈飛行力學(xué)模型
    2.1 自旋制導(dǎo)炮彈常用坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換
        2.1.1 自旋制導(dǎo)炮彈常用坐標(biāo)系
        2.1.2 各坐標(biāo)系之間的關(guān)系及其轉(zhuǎn)換
    2.2 作用在自旋制導(dǎo)炮彈上力和力矩
        2.2.1 作用在自旋制導(dǎo)炮彈上力
        2.2.2 作用在自旋制導(dǎo)炮彈上的力矩
    2.3 舵面分布與控制力的產(chǎn)生
        2.3.1 舵面分布及轉(zhuǎn)換
        2.3.2 控制力的產(chǎn)生
    2.4 自旋制導(dǎo)炮彈力學(xué)模型
        2.4.1 質(zhì)心運(yùn)動的動力學(xué)方程
        2.4.2 繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的動力學(xué)方程
        2.4.3 自旋制導(dǎo)炮彈運(yùn)動學(xué)方程
        2.4.4 幾何關(guān)系方程
        2.4.5 質(zhì)量變化
        2.4.6 自旋制導(dǎo)炮彈運(yùn)動方程組
    2.5 小結(jié)
3 制導(dǎo)炮彈線性控制設(shè)計(jì)與分析
    3.1 自旋制導(dǎo)炮彈擾動運(yùn)動方程組
    3.2 制導(dǎo)炮彈縱向擾動運(yùn)動傳遞函數(shù)
    3.3 炮彈動態(tài)特性分析
        3.3.1 自旋制導(dǎo)炮彈的耦合因素
        3.3.2 彈體特性分析
    3.4 自旋制導(dǎo)炮彈線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.4.1 自動駕駛儀與穩(wěn)定回路概述
        3.4.2 PID控制器方法及參數(shù)設(shè)計(jì)原則
        3.4.3 俯仰通道穩(wěn)定回路設(shè)計(jì)
    3.5 制導(dǎo)炮彈的專家PID控制
        3.5.1 專家控制系統(tǒng)
        3.5.2 制導(dǎo)炮彈專家PID控制器的設(shè)計(jì)
        3.5.3 仿真與結(jié)果分析
    3.6 總結(jié)
4 基于backstepping的自旋制導(dǎo)炮彈非線性控制器設(shè)計(jì)
    4.1 制導(dǎo)炮彈非線性模型的建立
    4.2 系統(tǒng)的耦合性和不確定性
        4.2.1 耦合性分析
        4.2.2 不確定性分析
    4.3 非線性穩(wěn)定理論
    4.4 基于反步法的控制律設(shè)計(jì)
    4.5 基于反步法設(shè)計(jì)的自旋制導(dǎo)炮彈控制系統(tǒng)
        4.5.1 控制器設(shè)計(jì)目標(biāo)
        4.5.2 俯仰通道控制器設(shè)計(jì)
        4.5.3 俯仰通道穩(wěn)定性證明
        4.5.4 偏航通道控制器設(shè)計(jì)
        4.5.5 偏航通道穩(wěn)定性證明
        4.5.6 仿真與分析
    4.6 小結(jié)
5 基于不確定性的自旋制導(dǎo)炮彈魯棒自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.1 基于動態(tài)面設(shè)計(jì)的自旋制導(dǎo)炮彈非線性控制系統(tǒng)
        5.1.1 自旋制導(dǎo)炮彈非線性模型的轉(zhuǎn)換
        5.1.2 魯棒自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.1.3 仿真與分析
    5.2 基于Immersion and Invariance的制導(dǎo)炮彈魯棒自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.2.1 相關(guān)理論
        5.2.2 魯棒自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.2.3 仿真與分析
    5.3 總結(jié)
6 自旋制導(dǎo)炮彈的自適應(yīng)魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    6.1 制導(dǎo)炮彈非線性數(shù)學(xué)模型
    6.2 自適應(yīng)魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    6.3 仿真與分析
    6.4 總結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號：3946193