本文關(guān)鍵詞：面向多彈協(xié)同的導(dǎo)彈建模與姿態(tài)控制研究

  更多相關(guān)文章： 多彈協(xié)同 姿態(tài)控制 四元數(shù) 滑�？刂� 自適應(yīng)

【摘要】：多彈協(xié)同以協(xié)同作戰(zhàn)為理念,摒棄傳統(tǒng)的各彈孤立打擊目標(biāo)的理念,參與戰(zhàn)斗的全部導(dǎo)彈形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),并且為該網(wǎng)絡(luò)設(shè)立一個(gè)中心,各彈受網(wǎng)絡(luò)中心調(diào)度,彼此間進(jìn)行信息交換,實(shí)現(xiàn)一個(gè)統(tǒng)一的戰(zhàn)斗目標(biāo)。這種戰(zhàn)斗方式可以極大地提升導(dǎo)彈的各種性能,如突防能力、隱身能力和電子對(duì)抗能力等。而導(dǎo)彈的氣動(dòng)特性決定了其姿態(tài)控制的效果會(huì)直接影響其飛行效果與打擊效果,這意味著,實(shí)現(xiàn)快速精確的導(dǎo)彈姿態(tài)控制是實(shí)現(xiàn)多彈協(xié)同的基礎(chǔ)。本文以多彈協(xié)同為背景,對(duì)導(dǎo)彈的姿態(tài)控制進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:(1)對(duì)導(dǎo)彈姿態(tài)控制模型的建立進(jìn)行了研究,結(jié)合導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中常用的四個(gè)坐標(biāo)系,以導(dǎo)彈飛行中的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為基礎(chǔ),給出合理假設(shè),引入四元數(shù)來(lái)描述導(dǎo)彈在空間中的轉(zhuǎn)動(dòng),得到一種導(dǎo)彈姿態(tài)運(yùn)動(dòng)控制的四元數(shù)模型。進(jìn)一步地,將導(dǎo)彈飛行過(guò)程中存在的參數(shù)不確定性引入系統(tǒng),建立了帶有參數(shù)攝動(dòng)的控制模型,為控制算法的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。(2)給出多彈協(xié)同分層控制算法,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真得到3枚導(dǎo)彈協(xié)同編隊(duì)控制結(jié)果。針對(duì)建立的導(dǎo)彈姿態(tài)控制標(biāo)稱模型,設(shè)計(jì)了用于多彈協(xié)同控制的導(dǎo)彈姿態(tài)自適應(yīng)滑�？刂扑惴�,該算法具有很好的魯棒性,解決了對(duì)上層編隊(duì)控制得到的期望姿態(tài)角的跟蹤控制問(wèn)題,并且證明了系統(tǒng)是Lyapunov意義下穩(wěn)定的。然后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了控制器能夠快速準(zhǔn)確地跟蹤上分層控制得到的參考姿態(tài)軌跡。(3)針對(duì)帶有參數(shù)攝動(dòng)的導(dǎo)彈姿態(tài)控制模型,在標(biāo)稱模型控制算法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)一種改進(jìn)的導(dǎo)彈姿態(tài)自適應(yīng)滑�？刂扑惴�,解決了在存在參數(shù)攝動(dòng)時(shí)對(duì)上層參考姿態(tài)信號(hào)的跟蹤控制問(wèn)題,并證明系統(tǒng)是Lyapunov意義下穩(wěn)定的。最后,通過(guò)MATLAB仿真實(shí)驗(yàn),說(shuō)明了提出的姿態(tài)跟蹤算法的跟蹤效果。(4)基于無(wú)人平臺(tái)自駕控制系統(tǒng),采用MFC編程,實(shí)現(xiàn)對(duì)帶有導(dǎo)彈模型及舵機(jī)尾翼的三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的控制,完成對(duì)導(dǎo)彈在線姿態(tài)跟蹤過(guò)程的實(shí)物展現(xiàn)。在該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),模擬實(shí)際情況中存在的建模誤差對(duì)實(shí)際控制效果的影響,并驗(yàn)證了算法的實(shí)際控制效果。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠很好地對(duì)導(dǎo)彈實(shí)際飛行中的姿態(tài)控制進(jìn)行模擬和展現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：多彈協(xié)同 姿態(tài)控制 四元數(shù) 滑�？刂� 自適應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TJ765
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景與意義10-11
• 1.2 多彈協(xié)同控制方法研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 多彈協(xié)同導(dǎo)引研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 多彈編隊(duì)飛行研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 導(dǎo)彈控制研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文主要內(nèi)容與安排15-16
• 第2章 導(dǎo)彈四元數(shù)模型與分層控制16-30
• 2.1 導(dǎo)彈模型16-22
• 2.1.1 系統(tǒng)坐標(biāo)系建立16-18
• 2.1.2 坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)化及角度定義18-20
• 2.1.3 導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)方程組20-22
• 2.2 四元數(shù)導(dǎo)彈控制標(biāo)稱模型22-26
• 2.2.1 四元數(shù)簡(jiǎn)介22-23
• 2.2.2 導(dǎo)彈控制標(biāo)稱模型23-26
• 2.3 帶有參數(shù)攝動(dòng)的導(dǎo)彈控制模型26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 面向多彈協(xié)同的姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)30-49
• 3.1 多彈協(xié)同分層控制30-34
• 3.2 導(dǎo)彈姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)34-40
• 3.2.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制介紹34-35
• 3.2.2 姿態(tài)控制目標(biāo)35-36
• 3.2.3 自適應(yīng)滑模姿態(tài)控制器36-40
• 3.3 姿態(tài)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析40-43
• 3.4 導(dǎo)彈姿態(tài)控制仿真實(shí)驗(yàn)43-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 帶有參數(shù)攝動(dòng)的導(dǎo)彈姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)49-63
• 4.1 帶有參數(shù)攝動(dòng)的姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)49-52
• 4.1.1 姿態(tài)控制目標(biāo)49
• 4.1.2 自適應(yīng)滑模姿態(tài)控制器49-52
• 4.2 姿態(tài)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析52-57
• 4.3 導(dǎo)彈姿態(tài)控制仿真實(shí)驗(yàn)57-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第5章 無(wú)人平臺(tái)自駕控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)63-74
• 5.1 姿態(tài)控制模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>63-64
• 5.2 自駕控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹64-69
• 5.2.1 三軸轉(zhuǎn)臺(tái)65
• 5.2.2 導(dǎo)彈模型65-66
• 5.2.3 電控柜66-67
• 5.2.4 控制軟件67-69
• 5.3 系統(tǒng)優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)69-73
• 5.3.1 姿態(tài)控制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)69-70
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能拓展70-71
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果分析71-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 總結(jié)與展望74-76
• 本文主要貢獻(xiàn)74
• 進(jìn)一步展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單80-81
• 致謝81

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本文編號(hào)：634632