本文關(guān)鍵詞：基于直接力與氣動(dòng)力復(fù)合控制的制導(dǎo)控制律設(shè)計(jì)

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【摘要】：當(dāng)面對(duì)大機(jī)動(dòng)的目標(biāo)時(shí),攔截彈需要有較快的過載響應(yīng)速度,以便能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠的過載,應(yīng)對(duì)目標(biāo)的快速機(jī)動(dòng)。在高空高速的飛行條件下,由于氣動(dòng)效率較低,純氣動(dòng)力控制的響應(yīng)時(shí)間長,短時(shí)間內(nèi)能建立的過載較小,無法滿足快速跟蹤目標(biāo)的需求。通過應(yīng)用直接側(cè)向力與氣動(dòng)力復(fù)合控制的方式,能夠較好地縮短過載建立時(shí)間,實(shí)現(xiàn)對(duì)高空高速大機(jī)動(dòng)目標(biāo)的準(zhǔn)確攔截。由于直/氣復(fù)合控制存在著直接力和氣動(dòng)力控制兩套執(zhí)行機(jī)構(gòu),因此,如何令控制指令于兩套執(zhí)行機(jī)構(gòu)間進(jìn)行合理分配,達(dá)到既保證過載快速建立、又保持彈體姿態(tài)穩(wěn)定的目的,是直/氣復(fù)合控制的研究中不可回避的問題。本文基于已有的科研成果,研究了直/氣復(fù)合控制導(dǎo)彈的控制律和制導(dǎo)律問題。首先,對(duì)非線性規(guī)劃問題的求解進(jìn)行說明。通過應(yīng)用序列二次規(guī)劃法來求解非線性規(guī)劃問題。而后證明了二次規(guī)劃子問題和原問題是等價(jià)的,給出了通常形式下的序列二次規(guī)劃算法的介紹,并對(duì)該算法所具有的全局收斂性和超線性收斂性進(jìn)行證明,最終對(duì)于在收斂性論述中出現(xiàn)的Maratos效應(yīng)進(jìn)行說明,并對(duì)如何解決該效應(yīng)的辦法進(jìn)行了分析和闡述。其次,針對(duì)直/氣復(fù)合控制和單一氣動(dòng)力控制進(jìn)行閉環(huán)控制律設(shè)計(jì)。構(gòu)造了典型配置下導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。而后把導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)化為帶有終端狀態(tài)約束和時(shí)間約束的最優(yōu)控制問題,再應(yīng)用偽譜法將最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為靜態(tài)優(yōu)化問題,之后應(yīng)用序列二次規(guī)劃算法來進(jìn)行求解。采用滾動(dòng)預(yù)測(cè)控制思想,將優(yōu)化所得的開環(huán)控制律進(jìn)行閉環(huán)實(shí)現(xiàn),以達(dá)到提高系統(tǒng)魯棒性和抗干擾能力的效果。再次,基于直/氣復(fù)合控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)律設(shè)計(jì)研究。首先建立了平面內(nèi)的彈目相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型,之后采用高增益擴(kuò)張觀測(cè)器對(duì)于目標(biāo)的加速度進(jìn)行估計(jì),將得到的估計(jì)的目標(biāo)加速度應(yīng)用到增廣比例導(dǎo)引律中,以完成對(duì)目標(biāo)機(jī)動(dòng)的補(bǔ)償。而后通過制導(dǎo)律發(fā)出加速度指令,通過導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)來轉(zhuǎn)換成實(shí)際加速度。之后對(duì)于控制切換策略進(jìn)行設(shè)計(jì)來決定如何進(jìn)行兩種控制方法的切換。最后,根據(jù)所設(shè)計(jì)的控制律和制導(dǎo)律進(jìn)行相關(guān)的仿真驗(yàn)證,驗(yàn)證本文中所采用方法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TJ765

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本文編號(hào)：1203754