本文關(guān)鍵詞：助推—滑翔導(dǎo)彈軌跡設(shè)計與制導(dǎo)方法研究

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【摘要】：射程遠(yuǎn)、機動性強、打擊精度高等優(yōu)點使助推-滑翔導(dǎo)彈成為各軍事大國在全球進攻性武器上研究發(fā)展的熱點,在新時期攻防對抗體系下,同樣也成為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)重點偵查的對象。為了降低敵方防御系統(tǒng)反應(yīng)時間、增加導(dǎo)彈生存概率和突防概率,一種始終處于大氣層內(nèi)飛行、可借助地球曲率進行掩護的低彈道模式逐漸成為助推-滑翔導(dǎo)彈的首選彈道模式。與此同時,為滿足現(xiàn)階段對飛行器的自主性、安全性和可靠性提出的更高的要求,本文針對助推-滑翔導(dǎo)彈大氣層內(nèi)上升段最優(yōu)軌跡快速生成方法、大氣層內(nèi)上升段閉環(huán)制導(dǎo)算法以及再入滑翔制導(dǎo)算法等關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究�？焖偕纱髿鈱觾�(nèi)上升段最優(yōu)飛行軌跡能夠有效降低發(fā)射成本、減少地面準(zhǔn)備時間、增加任務(wù)的靈活性,并且能夠為制導(dǎo)技術(shù)提供服務(wù),是飛行器總體設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而,由于飛行器上升段的運動數(shù)學(xué)模型存在的強非線性、耦合性及多種約束條件,導(dǎo)致直接軌跡優(yōu)化算法的初值選取較難、求解速度較慢,而間接軌跡優(yōu)化算法對約束條件的處理又較為困難。因此,本文采用有限元法快速獲得無約束條件的大氣層內(nèi)上升段最優(yōu)軌跡,再將該值作為直接法的初值獲得滿足約束條件的大氣層內(nèi)上升段最優(yōu)軌跡。仿真結(jié)果表明了該混合優(yōu)化算法的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的大氣層上升段制導(dǎo)模式采用的是開環(huán)制導(dǎo),這種制導(dǎo)方式具備成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,但是無法修正飛行過程中氣動力或者推力造成的飛行軌跡偏差,這對交班點精度要求較為嚴(yán)格的助推-滑翔導(dǎo)彈而言,開環(huán)制導(dǎo)方式顯然無法滿足任務(wù)需求。本文結(jié)合助推-滑翔導(dǎo)彈上升段的飛行特點,一方面,采用反饋線性化技術(shù)設(shè)計了基于標(biāo)稱軌跡的閉環(huán)制導(dǎo)方法;令一方面,采用有限元數(shù)值軌跡優(yōu)化算法在線生成新的參考軌跡,設(shè)計了實時預(yù)測修正的閉環(huán)制導(dǎo)方法。通過仿真對比分析,表明給出的兩種閉環(huán)制導(dǎo)方法滿足交班點精度需求,且基于有限元數(shù)值軌跡優(yōu)化的閉環(huán)制導(dǎo)方法具有更高的制導(dǎo)精度。研究了一種具有較強在線軌跡規(guī)劃能力的滑翔制導(dǎo)方法。針對縱向軌跡在線實時規(guī)劃的問題,本文提出了一種基于擬平衡滑翔條件的數(shù)值預(yù)測再入軌跡規(guī)劃方法,該方法以飛行高度作為積分自變量,通過設(shè)計飛行路徑角剖面來滿足再入航程約束,通過設(shè)計攻角剖面來滿足終端速度約束,再借助擬平衡滑翔條件計算能夠保持平衡滑翔飛行的傾側(cè)角,同時將飛行過程約束轉(zhuǎn)化為對傾側(cè)角的約束。針對復(fù)雜的三維再入制導(dǎo)問題,本文將其轉(zhuǎn)化為縱向制導(dǎo)和側(cè)向控制兩個問題,縱向制導(dǎo)采用模型預(yù)測靜態(tài)規(guī)劃技術(shù)得到制導(dǎo)指令,側(cè)向控制采用航向誤差走廊的反轉(zhuǎn)策略控制飛行方向。仿真結(jié)果表明了該方法適用于助推-滑翔導(dǎo)彈滑翔段制導(dǎo),蒙特卡洛打靶也表明了該制導(dǎo)方法對初始狀態(tài)誤差與氣動參數(shù)的不確定性具有較強的魯棒性。針對無動力滑翔再入飛行器實際氣動特性與理論數(shù)據(jù)之間的差異造成的制導(dǎo)精度退化問題,本文采用收斂性好、計算效率高、占用資源少的卡爾曼濾波算法對氣動參數(shù)進行在線辨識,提出了一種基于氣動參數(shù)辨識的再入制導(dǎo)方法。為具有統(tǒng)計意義的描述待辨識氣動參數(shù)的變化規(guī)律,采用了一階高斯馬爾科夫過程及噪聲補償技術(shù)。利用氣動參數(shù)估值與標(biāo)稱值之間的偏差對攻角和傾斜角進行修正,并利用線性二次調(diào)節(jié)器原理跟蹤縱向參考軌跡。仿真結(jié)果表明了給出的氣動參數(shù)辨識算法能夠快速收斂,且本文的再入制導(dǎo)算法對氣動參數(shù)攝動具有更好的制導(dǎo)效果。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TJ765

【引證文獻】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉飛;帶助推飛行器的彈道優(yōu)化方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

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本文編號：1198779