本文選題：敏捷導(dǎo)彈 + 大攻角　； 參考：《北京理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：為提高導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)能力,需要增大導(dǎo)彈的可用攻角范圍,從而出現(xiàn)了敏捷導(dǎo)彈概念。本文以具備直接力控制系統(tǒng)(RCS)的空基發(fā)射敏捷導(dǎo)彈為研究對(duì)象,圍繞敏捷轉(zhuǎn)彎的大攻角控制問題,系統(tǒng)地開展了大攻角控制、敏捷轉(zhuǎn)彎BTT控制、攻角的指令生成、測量值修正以及大角度姿態(tài)控制等方面的研究。首先,建立了敏捷導(dǎo)彈系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。通過圓柱繞流模擬了導(dǎo)彈的90°攻角氣動(dòng)特性,結(jié)合工程估算與人工擾動(dòng)兩種形式建立了大攻角氣動(dòng)系數(shù)模型。在此基礎(chǔ)上建立了敏捷導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)方程組,并采用四元數(shù)法改寫了導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程以解決姿態(tài)描述中的奇異性問題。其次,研究了大攻角下敏捷導(dǎo)彈的非線性系統(tǒng)控制問題。提出了基于自抗擾控制與模糊邏輯的攻角控制器設(shè)計(jì)方法,使用擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(ESO)對(duì)系統(tǒng)總擾動(dòng)進(jìn)行在線估計(jì)與補(bǔ)償,使控制系統(tǒng)具備了抗擾動(dòng)機(jī)制。另外,采用模糊邏輯實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)誤差反饋增益的自適應(yīng)調(diào)節(jié)與直接力/氣動(dòng)力復(fù)合控制的指令分配。最終在導(dǎo)彈模型存在嚴(yán)重不確定性的條件下,實(shí)現(xiàn)了敏捷導(dǎo)彈的大攻角控制。數(shù)值仿真結(jié)果分別驗(yàn)證了所提控制方法、ESO技術(shù)以及RCS控制輸入的脈寬脈頻調(diào)制技術(shù)的可行性與有效性。然后,采用滑模控制理論設(shè)計(jì)了兩種敏捷轉(zhuǎn)彎空間機(jī)動(dòng)的控制方法。對(duì)于BTT控制策略,首先采用自抗擾控制方法設(shè)計(jì)了三通道控制系統(tǒng)。隨后為了進(jìn)一步提高自動(dòng)駕駛儀性能,結(jié)合ESO技術(shù)提出了一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)面控制方法,該控制方法在系統(tǒng)收斂速度與穩(wěn)態(tài)誤差方面具有更好的性能。另外,為利于敏捷轉(zhuǎn)彎的工程實(shí)現(xiàn),提出了一種簡化的BTT控制策略�；谠摬呗缘囊笤O(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的非奇異終端滑模(NTSM)控制方法,實(shí)現(xiàn)了滾轉(zhuǎn)與偏航通道的鎮(zhèn)定控制。最后采用數(shù)值仿真對(duì)不同控制方法進(jìn)行了比較與分析,證明了所提方法的優(yōu)越性。再次,研究了敏捷導(dǎo)彈的攻角反饋控制在工程實(shí)現(xiàn)上涉及的兩個(gè)問題。為解決制導(dǎo)指令與控制指令的銜接問題,首先分析了轉(zhuǎn)彎速率動(dòng)力學(xué)的非線性特性,并對(duì)其可逆性進(jìn)行了論證。然后提出了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型擬合轉(zhuǎn)彎速率動(dòng)力學(xué)逆模型的方法,在此基礎(chǔ)上結(jié)合變結(jié)構(gòu)方法設(shè)計(jì)了攻角指令的生成算法。之后研究了攻角/側(cè)滑角測量值的濾波修正問題。依據(jù)導(dǎo)彈的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了測量值的卡爾曼濾波修正方案,然后采用線性卡爾曼濾波算法計(jì)算得到了攻角與側(cè)滑角的最優(yōu)預(yù)測值。數(shù)值仿真結(jié)果表明了所提攻角指令生成方法與測量值修正算法的有效性。最后,考慮到攻角控制在實(shí)現(xiàn)上的客觀難度,提出了一種依靠姿態(tài)控制間接實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈敏捷轉(zhuǎn)彎的方法。首先針對(duì)一類二階不確定非線性系統(tǒng),對(duì)NTSM理論進(jìn)行了改進(jìn)。提出了一種基于復(fù)合滑模面的NTSM控制方法,提高了系統(tǒng)狀態(tài)遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)時(shí)的收斂速度。然后將ESO對(duì)系統(tǒng)不確定量的實(shí)時(shí)估計(jì)值在控制律中進(jìn)行補(bǔ)償,顯著削弱了控制輸入的抖振現(xiàn)象。最終改進(jìn)的NTSM方法被成功運(yùn)用于敏捷導(dǎo)彈的姿態(tài)控制中,數(shù)值仿真的對(duì)比研究證明了新方法的有效性與優(yōu)越性。
[Abstract]:In order to improve the maneuvering capability of the missile , we need to increase the range of the available angle of attack of the missile , so as to develop the concept of agile missile .

【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TJ765.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1855398