本文關鍵詞：三維魯棒非線性導引律設計若干問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國科學技術大學》 2015年

三維魯棒非線性導引律設計若干問題研究

廖飛  

【摘要】：大機動目標的的攔截問題是導彈導引律設計的重要課題之一。導彈與目標的相對運動的動力學模型和運動學模型是具有強非線性的數(shù)學模型,在攔截大機動目標時,由于執(zhí)行器或傳感器的能力有限,存在輸入受限或測量信息不全的情況,這就更加增加了設計基于不完整測量信息和輸入飽和的導引律的要求。本文以尋的導彈攔截大機動目標為背景,研究了考慮測量信息不全、輸入飽和、目標大機動性、執(zhí)行器失效及額外擾動等因素情形下的導引律設計問題,主要類容包括： 首先,在所需測量信息都可靠的情況下,研究了能夠抗目標機動性、額外擾動、執(zhí)行器輸入限制和執(zhí)行器部分失效的導引律設計問題。針對大機動目標攔截問題,首先考慮執(zhí)行器部分失效、額外擾動和目標機動性因素,而不考慮輸入限制因素前提下,基于輸入-狀態(tài)穩(wěn)定性(ISS)理論和零化視線角速率思想設計了使得角速率針對機動目標具有ISS穩(wěn)定性的容錯導引律,通過理論分析說明該導引律使得視線角速率收斂到零點的任意小鄰域內,并通過仿真實驗驗證了其的有效性。然后,通過構造新型飽和函數(shù),改造ISS容錯導引律,使其具有對抗輸入限制的特性,利用Lyapunov急定性理論嚴格保證了輸入飽和限制下的該導引律的穩(wěn)定性,理論分析和數(shù)學仿真表明加入新型飽和函數(shù)之后依然能夠保證該ISS容錯導引律的性能。 然后,在簡單考慮輸入限制的情況下,研究了測量信息不完整的情況下的僅基于視線角測量信息的導引律設計和實現(xiàn)問題。在實際導彈攔截機動目標的問題中,測量得到的視線角速率可能混雜了導彈自身的姿態(tài)角速率信息而不準確,并且普通的雷達很難獲得精確的視線角速率信息,從而影響了導引律的精度和實現(xiàn)。另外,更多的傳感器使得系統(tǒng)更加復雜。先設計不考慮輸入限制因素的,僅需要視線角速率測量信息的導引律。然后,在該導引律的基礎上設計H∞觀測器對視線角速率進行估計,最終得到僅僅基于視線角測量信息的三維魯棒非線性導引律,并且在引入H∞觀測器前提下,視線角速率和觀測誤差的平衡點具有ISS穩(wěn)定性,理論分析和數(shù)值仿真表明基于H∞觀測器的導引律具有重現(xiàn)ISS穩(wěn)定性的能力。 再后,研究了同時考慮輸入飽和和測量信息不完整的情況下的導引律設計問題。利用基于死區(qū)算子的飽和模型描述導引律控制系統(tǒng)中的飽和現(xiàn)象,并且采用ISS穩(wěn)定性原理和反步設計法設計了針對視線角速率全局ISS穩(wěn)定的導引律。理論分析說明在該控制律作用下,通過調節(jié)參數(shù),能夠使視線角速率收斂到任意小的鄰域內。最后,通過設計H∞觀測器對視線角速率進行估計,獲得基于視線角、相對速率和相對距離測量信息,既能處理控制輸入飽和非線性,又能抑制目標機動性的抗輸入飽和的三維非線性導引律。更進一步,考慮了視線角測量信息不精確時的導彈導引律設計問題。數(shù)值仿真驗證了該導引律的有效性。 最后,為了更進一步將姿態(tài)控制納入導引律設計過程中,首先考慮了剛體姿態(tài)控制律的設計問題,為后續(xù)研究打下基礎。利用小增益定理設計姿態(tài)控制律,使其能夠跟蹤期望的姿態(tài)角,并且更容易獲得狀態(tài)反饋的信息,實現(xiàn)了對額外擾動的有效抑制。數(shù)值仿真驗證該算法的有效性。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP273
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 段廣仁;侯明哲;譚峰;;基于滑模方法的自適應一體化導引與控制律設計[J];兵工學報;2010年02期

2 烏日娜;季海波;張保利;;導彈有限時間三維非線性導引律[J];電光與控制;2009年04期

3 張保群;宋申民;;基于自適應滑�？刂频膶椫茖c控制一體化反演設計[J];彈箭與制導學報;2009年05期

4 ;An Adaptive Weighted Differential Game Guidance Law[J];Chinese Journal of Aeronautics;2012年05期

5 Ran Maopeng;Wang Qing;Hou Delong;Dong Chaoyang;;Backstepping design of missile guidance and control based on adaptive fuzzy sliding mode control[J];Chinese Journal of Aeronautics;2014年03期

6 Masoud ABBASZADEH;Horacio J. MARQUEZ;;Nonlinear robust H-infinity filtering for a class of uncertain systems via convex optimization[J];Journal of Control Theory and Applications;2012年02期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 畢勝;變結構飛行器的多剛體建模和姿態(tài)控制[D];中國科學技術大學;2010年

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 彭紹雄;李學園;鄒強;;CADET在艦空導彈比例導引制導系統(tǒng)中的應用[J];兵工自動化;2012年03期

2 第五鵬杰;楊樹興;;微小型多旋翼飛行器的非線性建模研究[J];兵工自動化;2012年06期

3 拓懷德;三自由度轉動體角度轉換的矩陣法[J];兵工學報;1996年02期

4 于英杰,張運,劉藻珍;制導航彈飛行力學中的坐標系研究[J];兵工學報;2002年02期

5 齊占元,徐文旭,張更宇;射擊仿真過程中的命中判斷方法研究[J];兵工學報;2003年01期

6 張成,楊樹興;姿態(tài)穩(wěn)定火箭彈射程預測仿真研究[J];兵工學報;2005年02期

7 宋振鐸,刁青,徐文旭;擊頂折轉輕型反坦克導彈彈道建模及仿真[J];兵工學報;2005年02期

8 趙紅超,顧文錦,馬登武;飛航導彈基于輸出重定義的變結構控制[J];兵工學報;2005年06期

9 尚安利;于德海;顧文錦;;基于動態(tài)二階滑模控制算法的導彈自動駕駛儀設計[J];兵工學報;2006年01期

10 魏靖彪;鄭華利;;旋翼下洗流干擾條件下導彈初始彈道分析[J];兵工學報;2006年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;Input-to-state Stabilization of Feedforward Systems with Dynamic Uncertainties[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

2 穆育強;錢龍軍;盛安冬;;制導炸彈誤差模型的仿真與分析[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

3 ;Finite-Time Input-to-State Stability and Related Lyapunov Analysis[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

4 張翼;季海波;魏波;;含有動態(tài)不確定性非線性隨機系統(tǒng)的H-infinity控制[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

5 ;Finite-Time Input-to-State Stability and Optimization of Switched Systems[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

6 楊寶慶;畢永濤;姚郁;金晶;;基于預測控制的直接側向力氣動力復合控制[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

7 嚴哈;季海波;;具有輸入動態(tài)不確定性的三維魯棒非線性導引律[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

8 ;Exponential ISS Properties for Impulsive Interconnected Systems[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

9 李聰穎;韓蕾;于進勇;許曉飛;;反艦導彈末端機動的控制技術比較研究[A];中國自動化學會控制理論專業(yè)委員會A卷[C];2011年

10 Alberto ISIDORI;;The Zero Dynamics of a Nonlinear System:from the Origin to the Latest Progresses of a Long Successful Story[A];中國自動化學會控制理論專業(yè)委員會A卷[C];2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊濤;面向空間任務的追蹤理論與應用研究[D];國防科學技術大學;2010年

2 段納;隨機非線性系統(tǒng)的控制問題研究與應用[D];曲阜師范大學;2010年

3 畢勝;變結構飛行器的多剛體建模和姿態(tài)控制[D];中國科學技術大學;2010年

4 修觀;非線性模型預測控制方法在滑翔彈道控制中的應用研究[D];南京理工大學;2011年

5 常思江;某鴨式布局防空制導炮彈的飛行彈道特性與控制方案研究[D];南京理工大學;2011年

6 丁傳炳;制導彈箭彈道測量及彈道重構技術研究[D];南京理工大學;2011年

7 趙振昊;TBM攔截彈導引策略與濾波方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

8 侯明哲;尋的導彈導引與控制一體化設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

9 葛東明;臨近空間高超聲速飛行器魯棒變增益控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

10 李運遷;大氣層內攔截彈制導控制及一體化研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉文輝;時滯系統(tǒng)的輸入—狀態(tài)穩(wěn)定性[D];鄭州大學;2010年

2 張斌;基于MIMU的捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理技術研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

3 馬宏男;高速水下航行體半實物實時仿真系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

4 曾凡菊;彈道修正彈電動舵機控制系統(tǒng)的設計[D];沈陽理工大學;2010年

5 鄭學恩;戰(zhàn)斧導彈飛行建模與仿真[D];沈陽理工大學;2010年

6 李培林;回收艙再入過程的飛行特性研究[D];電子科技大學;2010年

7 欒世晗;非線性時滯系統(tǒng)輸出反饋控制[D];曲阜師范大學;2011年

8 李文昊;便攜式地空導彈彈道仿真技術研究[D];中北大學;2011年

9 張剛;基于Simulink/HLA的導彈攻防建模與仿真[D];大連大學;2011年

10 曹云;旋轉彈箭單通道側噴控制方案設計與仿真[D];南京理工大學;2011年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高為炳 ,程勉;柔性空間飛行器的變結構控制[J];北京航空學院學報;1988年01期

2 聶章海;季海波;;三維非線性魯棒制導律[J];電光與控制;2008年05期

3 張保群;宋申民;;基于自適應滑�？刂频膶椫茖c控制一體化反演設計[J];彈箭與制導學報;2009年05期

4 叢敏;美國研究變形結構飛行器[J];飛航導彈;2005年03期

5 馬洪忠;彭建平;吳維;崔秀敏;張山;;智能變形飛行器的研究與發(fā)展[J];飛航導彈;2006年05期

6 王美仙;李明;張子軍;;飛行器控制律設計方法發(fā)展綜述[J];飛行力學;2007年02期

7 董文瀚;孫秀霞;林巖;;超機動飛行的非線性反推自適應控制[J];飛行力學;2007年02期

8 郭建國;周軍;;基于滑模神經(jīng)網(wǎng)絡的自主飛艇姿態(tài)控制[J];飛行力學;2009年01期

9 祝曉才;董國華;胡德文;;輪式移動機器人有限時間鎮(zhèn)定控制器設計[J];國防科技大學學報;2006年04期

10 譚峰;段廣仁;梁冰;;高速再入導彈滾動通道抗擾設計的參數(shù)化方法[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2007年05期

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖昌美,錢德林,宋申民,張福恩;具有終端約束的模糊導引律設計[J];系統(tǒng)仿真學報;1999年04期

2 張友安;程繼紅;于進勇;;一種新的導彈航向平面導引律[J];彈箭與制導學報;2003年S6期

3 孫勝;周荻;;離散滑模導引律設計[J];航空學報;2008年06期

4 吳文海;周思羽;孫強;袁春光;;超視距空對艦攻擊導引律設計[J];飛機設計;2009年02期

5 潘云芝;潘傳勇;;導引律研究現(xiàn)狀及其發(fā)展[J];科技信息;2009年13期

6 李士勇;章錢;;一種新型滑模變結構導引律的研究[J];計算機測量與控制;2009年08期

7 羅德林;盧同心;吳順祥;;飛行器導引律綜述[J];系統(tǒng)仿真學報;2010年S1期

8 董景渲;;配合滾仰式跟蹤平臺的偏置+比例復合導引律[J];信息系統(tǒng)工程;2011年06期

9 陶大勇;陶照耀;;三維導彈攔截的非線性自適應導引律[J];系統(tǒng)仿真學報;2011年S1期

10 阮鋮巍;寇英信;徐安;;未知導引律下基于滾動時域控制的規(guī)避優(yōu)化方法[J];指揮控制與仿真;2013年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 周慧波;宋申民;宋俊紅;徐明躍;;基于擴張狀態(tài)觀測器的有限時間導引律設計[A];第25屆中國控制與決策會議論文集[C];2013年

2 王釗;李世華;費樹岷;;非奇異終端滑模導引律[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第五分冊）[東南大學學報（增刊）][C];2009年

3 周慧波;宋申民;徐明躍;宋俊紅;;帶攻擊角約束的終端滑模導引律設計[A];第25屆中國控制與決策會議論文集[C];2013年

4 嚴哈;季海波;;具有輸入動態(tài)不確定性的三維魯棒非線性導引律[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 孫勝;有限時間收斂尋的導引律[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

2 廖飛;三維魯棒非線性導引律設計若干問題研究[D];中國科學技術大學;2015年

3 嚴晗;魯棒非線性導引與控制律一體化設計研究[D];中國科學技術大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張保峰;帶攻擊角度約束的多導彈協(xié)同導引律設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

2 肖克凡;最優(yōu)末段導引律與導引頭跟蹤控制研究[D];上海交通大學;2014年

3 顧龍飛;大氣層外攔截器追蹤導引律設計與實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

4 蘇燁;帶落角約束的反艦導彈三維協(xié)同導引律設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

5 廖祥學;非線性魯棒控制理論在導彈制導中的應用[D];重慶大學;2006年

6 李陽;空間攔截器變結構末制導律及其穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

7 李國慶;基于PSO和RBF網(wǎng)絡的模糊末制導律研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

8 郭鵬飛;基于模糊邏輯的精確末制導律研究[D];西北工業(yè)大學;2003年

9 楊昆;基于數(shù)據(jù)鏈的空空導彈導引律研究及仿真系統(tǒng)開發(fā)[D];南京航空航天大學;2007年

10 張劍波;預警機引導戰(zhàn)斗機發(fā)射空空導彈的仿真研究[D];西北工業(yè)大學;2007年

  本文關鍵詞：三維魯棒非線性導引律設計若干問題研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：175168