發(fā)布時(shí)間：2020-04-28 20:58

【摘要】：對(duì)敵方目標(biāo)實(shí)現(xiàn)精確打擊是精確制導(dǎo)武器的任務(wù)使命,精確制導(dǎo)武器的制導(dǎo)控制系統(tǒng)是完成這一任務(wù)使命的關(guān)鍵所在。捷聯(lián)制導(dǎo)體制通過將探測(cè)器直接固聯(lián)于彈體或?qū)⑻綔y(cè)器安裝于半捷聯(lián)框架實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)武器的制導(dǎo)控制回路閉環(huán),通過取消導(dǎo)引頭內(nèi)陀螺實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)武器的小型化和低成本要求。本文以采用捷聯(lián)制導(dǎo)體制的某機(jī)載輕型空面導(dǎo)彈制導(dǎo)控制方案設(shè)計(jì)為研究背景,研究了捷聯(lián)制導(dǎo)體制下的若干關(guān)鍵問題,包括制導(dǎo)方法、控制方法及半捷聯(lián)導(dǎo)引頭控制技術(shù)等內(nèi)容。首先,研究了捷聯(lián)制導(dǎo)方法,并對(duì)其制導(dǎo)精度進(jìn)行了分析。在建立導(dǎo)彈目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上,給出了捷聯(lián)制導(dǎo)體制下基于積分比例導(dǎo)引法和基于比例導(dǎo)引法的兩種制導(dǎo)方案,并利用線性伴隨法分別對(duì)兩種制導(dǎo)方案下的制導(dǎo)精度進(jìn)行了研究。制導(dǎo)精度分析的目的在于保證命中精度的前提下優(yōu)化各分系統(tǒng)指標(biāo),本文在捷聯(lián)制導(dǎo)體制下獲得了導(dǎo)彈制導(dǎo)控制回路中各項(xiàng)誤差源對(duì)制導(dǎo)精度的影響程度,可用于建立全彈關(guān)鍵分系統(tǒng)性能指標(biāo)體系。其次,研究了捷聯(lián)制導(dǎo)體制下穩(wěn)定回路的魯棒性設(shè)計(jì)問題。在建立導(dǎo)彈控制模型的基礎(chǔ)上利用解析法設(shè)計(jì)導(dǎo)彈穩(wěn)定回路,并在設(shè)計(jì)過程中對(duì)參數(shù)選擇進(jìn)行了折衷考慮。為了獲得具有魯棒性的穩(wěn)定回路,基于H_∞控制理論進(jìn)行了設(shè)計(jì),并討論了權(quán)函數(shù)的選擇方法。進(jìn)一步,考慮到導(dǎo)彈穩(wěn)定回路模型不確定性主要由攻角攝動(dòng)引起,建立了描述攻角攝動(dòng)的模型,并基于μ綜合理論進(jìn)行設(shè)計(jì)。理論分析和數(shù)值仿真結(jié)果表明,所提出的控制器設(shè)計(jì)方法考慮了穩(wěn)定回路魯棒性,設(shè)計(jì)結(jié)果滿足指標(biāo)要求。再次,研究了半捷聯(lián)導(dǎo)引頭穩(wěn)定平臺(tái)的控制方法。常規(guī)控制方案將半捷聯(lián)導(dǎo)引頭俯仰和偏航通道解耦考慮,分別利用解算獲得的內(nèi)框角速度作為反饋量實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。由于半捷聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)的傳感器配置方式使得可以利用數(shù)學(xué)解算的方式獲得框架角速度,本文提出了一種利用外框角速度作為插值變量實(shí)現(xiàn)增益調(diào)度的控制器�；谟邢迺r(shí)間有界理論,在線性時(shí)變參數(shù)模型下推導(dǎo)了利用線性矩陣不等式描述的有限時(shí)間有界的充分條件,并結(jié)合線性矩陣不等式工具獲得了控制增益矩陣。該控制器根據(jù)半捷聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)解算的外框角速度實(shí)現(xiàn)增益調(diào)度。仿真結(jié)果表明,當(dāng)基座存在擾動(dòng)時(shí),本文提出的控制器在具有較高控制精度的同時(shí)能夠有效降低俯仰偏航通道耦合。最后,建立了適用于半主動(dòng)激光制導(dǎo)導(dǎo)彈的半實(shí)物仿真平臺(tái),該平臺(tái)可對(duì)采用捷聯(lián)制導(dǎo)體制的導(dǎo)彈進(jìn)行各主要分系統(tǒng)和整個(gè)制導(dǎo)控制回路的實(shí)時(shí)仿真試驗(yàn),以驗(yàn)證系統(tǒng)工作時(shí)序、各分系統(tǒng)的性能及總體性能。本文對(duì)半實(shí)物仿真平臺(tái)中測(cè)試主控部分、運(yùn)動(dòng)模擬部分和信號(hào)模擬部分的若干關(guān)鍵問題提出了解決方案,并分析了仿真系統(tǒng)中存在的設(shè)備安裝誤差與導(dǎo)引頭測(cè)角誤差之間的關(guān)系。另外,本文基于該仿真平臺(tái)給出了捷聯(lián)式半主動(dòng)激光導(dǎo)引頭的標(biāo)定方法,研究了標(biāo)定中常用的插值算法,以減小捷聯(lián)式激光半主動(dòng)導(dǎo)引頭由于加工和裝配過程中產(chǎn)生的測(cè)角誤差。
【圖文】：

圖 1.1 全捷聯(lián)制導(dǎo)體制原理示意圖e 1.1 Schematic diagram of the full strapdown guidance s體制利用彈載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的信息實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引的速率陀螺，，可有效簡(jiǎn)化導(dǎo)引頭結(jié)構(gòu)，減小導(dǎo)引制原理示意圖。圖 1.2 半捷聯(lián)制導(dǎo)體制原理示意圖 1.2 Schematic diagram of the semi-strapdown guidance 制具有諸多好處，但采用該體制也給導(dǎo)彈總體和制

2圖 1.2 半捷聯(lián)制Figure 1.2 Schematic diagram of 捷聯(lián)制導(dǎo)體制具有諸多好處，但采用計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。首先，對(duì)于全捷聯(lián)速率，在制導(dǎo)律設(shè)計(jì)時(shí)需要先完成視線體制的制導(dǎo)律；其次，全捷聯(lián)光學(xué)導(dǎo)引頭為全部視場(chǎng)，可用視場(chǎng)小，為避免制導(dǎo)導(dǎo)彈制導(dǎo)控制算法需要具有較高魯棒性彈載慣性元件實(shí)現(xiàn)框架的穩(wěn)定控制是導(dǎo)本論文以采用捷聯(lián)制導(dǎo)體制的某型
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TJ765

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本文編號(hào)：2643860