本文關鍵詞：面向多彈協(xié)同的導彈建模與姿態(tài)控制研究

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

【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的理念,參與戰(zhàn)斗的全部導彈形成一個網(wǎng)絡,并且為該網(wǎng)絡設立一個中心,各彈受網(wǎng)絡中心調(diào)度,彼此間進行信息交換,實現(xiàn)一個統(tǒng)一的戰(zhàn)斗目標。這種戰(zhàn)斗方式可以極大地提升導彈的各種性能,如突防能力、隱身能力和電子對抗能力等。而導彈的氣動特性決定了其姿態(tài)控制的效果會直接影響其飛行效果與打擊效果,這意味著,實現(xiàn)快速精確的導彈姿態(tài)控制是實現(xiàn)多彈協(xié)同的基礎。本文以多彈協(xié)同為背景,對導彈的姿態(tài)控制進行了以下幾個方面的研究:(1)對導彈姿態(tài)控制模型的建立進行了研究,結(jié)合導彈運動系統(tǒng)中常用的四個坐標系,以導彈飛行中的動力學和運動學方程為基礎,給出合理假設,引入四元數(shù)來描述導彈在空間中的轉(zhuǎn)動,得到一種導彈姿態(tài)運動控制的四元數(shù)模型。進一步地,將導彈飛行過程中存在的參數(shù)不確定性引入系統(tǒng),建立了帶有參數(shù)攝動的控制模型,為控制算法的設計打下了基礎。(2)給出多彈協(xié)同分層控制算法,并通過實驗仿真得到3枚導彈協(xié)同編隊控制結(jié)果。針對建立的導彈姿態(tài)控制標稱模型,設計了用于多彈協(xié)同控制的導彈姿態(tài)自適應滑模控制算法,該算法具有很好的魯棒性,解決了對上層編隊控制得到的期望姿態(tài)角的跟蹤控制問題,并且證明了系統(tǒng)是Lyapunov意義下穩(wěn)定的。然后通過仿真實驗,驗證了控制器能夠快速準確地跟蹤上分層控制得到的參考姿態(tài)軌跡。(3)針對帶有參數(shù)攝動的導彈姿態(tài)控制模型,在標稱模型控制算法的基礎上,設計一種改進的導彈姿態(tài)自適應滑�？刂扑惴�,解決了在存在參數(shù)攝動時對上層參考姿態(tài)信號的跟蹤控制問題,并證明系統(tǒng)是Lyapunov意義下穩(wěn)定的。最后,通過MATLAB仿真實驗,說明了提出的姿態(tài)跟蹤算法的跟蹤效果。(4)基于無人平臺自駕控制系統(tǒng),采用MFC編程,實現(xiàn)對帶有導彈模型及舵機尾翼的三軸轉(zhuǎn)臺的控制,完成對導彈在線姿態(tài)跟蹤過程的實物展現(xiàn)。在該實驗系統(tǒng)上進行實驗,模擬實際情況中存在的建模誤差對實際控制效果的影響,并驗證了算法的實際控制效果。該實驗系統(tǒng)能夠很好地對導彈實際飛行中的姿態(tài)控制進行模擬和展現(xiàn)。
【關鍵詞】：多彈協(xié)同 姿態(tài)控制 四元數(shù) 滑�？刂� 自適應
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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)同導引研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 多彈編隊飛行研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 導彈控制研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文主要內(nèi)容與安排15-16
• 第2章 導彈四元數(shù)模型與分層控制16-30
• 2.1 導彈模型16-22
• 2.1.1 系統(tǒng)坐標系建立16-18
• 2.1.2 坐標系間的轉(zhuǎn)化及角度定義18-20
• 2.1.3 導彈運動方程組20-22
• 2.2 四元數(shù)導彈控制標稱模型22-26
• 2.2.1 四元數(shù)簡介22-23
• 2.2.2 導彈控制標稱模型23-26
• 2.3 帶有參數(shù)攝動的導彈控制模型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)控制器設計30-49
• 3.1 多彈協(xié)同分層控制30-34
• 3.2 導彈姿態(tài)控制器設計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35-36
• 3.2.3 自適應滑模姿態(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 導彈姿態(tài)控制仿真實驗43-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 帶有參數(shù)攝動的導彈姿態(tài)控制器設計49-63
• 4.1 帶有參數(shù)攝動的姿態(tài)控制器設計49-52
• 4.1.1 姿態(tài)控制目標49
• 4.1.2 自適應滑模姿態(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 導彈姿態(tài)控制仿真實驗57-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第5章 無人平臺自駕控制實驗系統(tǒng)63-74
• 5.1 姿態(tài)控制模擬實驗目的63-64
• 5.2 自駕控制實驗系統(tǒng)介紹64-69
• 5.2.1 三軸轉(zhuǎn)臺65
• 5.2.2 導彈模型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)化與實驗設計69-73
• 5.3.1 姿態(tài)控制實驗設計69-70
• 5.3.2 實驗系統(tǒng)功能拓展70-71
• 5.3.3 實驗過程與結(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74
• 進一步展望74-76
• 參考文獻76-80
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單80-81
• 致謝81

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本文編號：634632