本文關(guān)鍵詞：基于滑�？刂频木_制導(dǎo)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：制導(dǎo)系統(tǒng)是戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈精確命中目標(biāo)的前提和保障。本文以機(jī)動(dòng)目標(biāo)的精確攔截任務(wù)為背景,以滑�？刂茷榛A(chǔ),分別結(jié)合擾動(dòng)觀測器、數(shù)值微分器、模型預(yù)測控制、反演設(shè)計(jì)和自適應(yīng)控制等,構(gòu)造了幾種精確制導(dǎo)方法。論文的主要內(nèi)容如下:研究了彈目視線角速率信息的估計(jì)問題,設(shè)計(jì)了三種基于觀測器的二階滑模制導(dǎo)律。首先,利用高階滑模擾動(dòng)觀測器和數(shù)值微分器分別對(duì)目標(biāo)機(jī)動(dòng)和彈目視線角速率實(shí)施在線估計(jì),再結(jié)合二階滑模技術(shù)的快速響應(yīng),實(shí)現(xiàn)了彈目視線角速率的有限時(shí)間穩(wěn)定控制,有效抑制了傳統(tǒng)滑模制導(dǎo)律的高頻抖振現(xiàn)象。其次,為了避免觀測器、微分器分別設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,利用齊次度理論設(shè)計(jì)了一種能夠同時(shí)估計(jì)彈目視線角速率和系統(tǒng)總擾動(dòng)的有限時(shí)間收斂觀測器,并將其應(yīng)用于二階滑模制導(dǎo)律的設(shè)計(jì)。最后,提出了基于自適應(yīng)Super-Twisting算法的二階滑模制導(dǎo)律。該方案一方面利用自適應(yīng)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)總擾動(dòng)導(dǎo)數(shù)的上界進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償,另一方面,利用二階滑模的快速性和強(qiáng)魯棒性,實(shí)現(xiàn)對(duì)彈目視線角速率的有限時(shí)間穩(wěn)定。由于自適應(yīng)滑�？刂品桨覆灰蕾嚹繕�(biāo)機(jī)動(dòng)的任何信息,該方案可以應(yīng)用于實(shí)際的制導(dǎo)環(huán)境中。研究了帶有終端角度約束的制導(dǎo)律的設(shè)計(jì)問題。首先,根據(jù)零化視線角速率的思想建立了終端碰撞角和終端彈目視線角之間的關(guān)系,將終端角度約束問題轉(zhuǎn)化為彈目視線角的跟蹤問題。利用通用模型預(yù)測控制設(shè)計(jì)了一種針對(duì)非機(jī)動(dòng)目標(biāo)的逆最優(yōu)視線角跟蹤算法,再利用二階滑模擾動(dòng)觀測器實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)機(jī)動(dòng)的在線估計(jì)和補(bǔ)償,提出了一種逆最優(yōu)的角度約束制導(dǎo)律,擺脫了傳統(tǒng)最優(yōu)制導(dǎo)律對(duì)剩余飛行時(shí)間和目標(biāo)機(jī)動(dòng)信息依賴的限制。然后,為了彌補(bǔ)現(xiàn)有非奇異終端滑模制導(dǎo)律的缺陷,將非奇異終端滑模技術(shù)、擾動(dòng)觀測器技術(shù)和二階滑模技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種有限時(shí)間收斂的視線角跟蹤方案,實(shí)現(xiàn)了以特定角度對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)的精確攔截。研究了考慮自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性的制導(dǎo)律的設(shè)計(jì)問題。首先,將導(dǎo)彈的自動(dòng)駕駛儀視為一階滯后環(huán)節(jié),結(jié)合類反演設(shè)計(jì)技術(shù)與高階滑模擾動(dòng)觀測器技術(shù),通過構(gòu)造兩個(gè)不同的積分型李雅普諾夫函數(shù),設(shè)計(jì)了一種連續(xù)的有限時(shí)間收斂制導(dǎo)律,從根本上解決了傳統(tǒng)反演設(shè)計(jì)“微分膨脹”的問題。其次,為了滿足終端角度的約束,設(shè)計(jì)了包含線性滑模面和非奇異終端滑模面的快速非奇異終端滑模面,并結(jié)合通用擾動(dòng)觀測器技術(shù)、有限時(shí)間控制技術(shù)和反演設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)了一種考慮自動(dòng)駕駛儀二階動(dòng)力學(xué)滯后的魯棒制導(dǎo)律,實(shí)現(xiàn)了對(duì)彈目視線角的有限時(shí)間跟蹤。為了避免傳統(tǒng)反演設(shè)計(jì)“微分膨脹”的問題,該制導(dǎo)律的推導(dǎo)過程還利用了跟蹤微分器對(duì)虛擬控制律的導(dǎo)數(shù)進(jìn)行估計(jì)。研究了導(dǎo)彈制導(dǎo)控制一體化控制器的設(shè)計(jì)問題。建立了考慮氣動(dòng)力/力矩系數(shù)不確定性、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不確定性、通道間耦合作用以及目標(biāo)機(jī)動(dòng)的三維制導(dǎo)控制一體化模型。針對(duì)一類多輸入多輸出不確定系統(tǒng),設(shè)計(jì)了基于二階滑�？刂频亩嘧兞孔赃m應(yīng)擾動(dòng)觀測器,拓展了傳統(tǒng)單輸入單輸出滑模擾動(dòng)觀測器的應(yīng)用范圍,擺脫了傳統(tǒng)滑模擾動(dòng)觀測器對(duì)系統(tǒng)總擾動(dòng)或者其導(dǎo)數(shù)上界依賴的限制。對(duì)該觀測器進(jìn)行變形,提出了一種多變量自適應(yīng)數(shù)值微分器。利用塊反演設(shè)計(jì)技術(shù),并采用多變量自適應(yīng)擾動(dòng)觀測器和數(shù)值微分器分別對(duì)系統(tǒng)總擾動(dòng)和虛擬控制量導(dǎo)數(shù)進(jìn)行估計(jì),設(shè)計(jì)了一種三維魯棒制導(dǎo)控制一體化控制器。
【關(guān)鍵詞】：制導(dǎo)律 制導(dǎo)控制一體化 滑�？刂� 擾動(dòng)觀測器 數(shù)值微分器 齊次度理論 Super-Twisting算法 模型預(yù)測控制 非奇異終端滑模 自適應(yīng)控制 反演設(shè)計(jì)
【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)】：TJ765.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.2 制導(dǎo)律國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀分析14-20
• 1.2.1 比例導(dǎo)引制導(dǎo)律14-15
• 1.2.2 基于非線性控制理論的制導(dǎo)律15-17
• 1.2.3 考慮終端角度約束的制導(dǎo)律17-19
• 1.2.4 制導(dǎo)控制一體化19-20
• 1.3 本文的研究重點(diǎn)及章節(jié)安排20-22
• 第2章 彈目視線角速率信息的估計(jì)與制導(dǎo)律設(shè)計(jì)22-66
• 2.1 引言22-23
• 2.2 基本知識(shí)23-28
• 2.2.1 二維平面中的末制導(dǎo)問題描述23-24
• 2.2.2 三維空間中的末制導(dǎo)問題描述24-26
• 2.2.3 基本定義和引理26-28
• 2.3 基于高階滑模擾動(dòng)觀測器/微分器的二階滑模制導(dǎo)律28-45
• 2.3.1 制導(dǎo)律設(shè)計(jì)28-38
• 2.3.2 三維空間的拓展38-39
• 2.3.3 仿真分析39-45
• 2.4 基于齊次度理論的二階滑模制導(dǎo)律45-52
• 2.4.1 基于齊次度理論的狀態(tài)觀測器45-47
• 2.4.2 制導(dǎo)律設(shè)計(jì)47-48
• 2.4.3 三維空間的拓展48-49
• 2.4.4 仿真分析49-52
• 2.5 基于自適應(yīng)Super-Twisting算法的二階滑模制導(dǎo)律52-65
• 2.5.1 制導(dǎo)律設(shè)計(jì)52-61
• 2.5.2 仿真分析61-65
• 2.6 本章小結(jié)65-66
• 第3章 考慮終端角度約束的制導(dǎo)律66-89
• 3.1 引言66-67
• 3.2 問題描述67
• 3.3 基于通用模型預(yù)測控制和滑模擾動(dòng)觀測器的制導(dǎo)律67-79
• 3.3.1 通用模型預(yù)測控制的簡要介紹67-69
• 3.3.2 基于通用模型預(yù)測控制的制導(dǎo)律設(shè)計(jì)69-70
• 3.3.3 目標(biāo)機(jī)動(dòng)估計(jì)器設(shè)計(jì)70-73
• 3.3.4 復(fù)合制導(dǎo)律設(shè)計(jì)73-74
• 3.3.5 仿真分析74-79
• 3.4 基于非奇異終端滑模和高階滑模擾動(dòng)觀測器的制導(dǎo)律79-88
• 3.4.1 制導(dǎo)律設(shè)計(jì)79-85
• 3.4.2 仿真分析85-88
• 3.5 本章小結(jié)88-89
• 第4章 考慮自動(dòng)駕駛儀動(dòng)態(tài)特性的制導(dǎo)律89-113
• 4.1 引言89-90
• 4.2 考慮自動(dòng)駕駛儀一階動(dòng)力學(xué)特性的連續(xù)有限時(shí)間收斂制導(dǎo)律90-101
• 4.2.1 問題描述90-91
• 4.2.2 制導(dǎo)律設(shè)計(jì)91-96
• 4.2.3 函數(shù)V_1、V_2非負(fù)性的證明96-97
• 4.2.4 仿真分析97-101
• 4.3 考慮自動(dòng)駕駛儀二階動(dòng)力學(xué)特性的終端角度約束制導(dǎo)律101-111
• 4.3.1 復(fù)合快速非奇異終端滑模制導(dǎo)律102-106
• 4.3.2 考慮自動(dòng)駕駛儀二階滯后的復(fù)合快速終端非奇異滑模制導(dǎo)律106-109
• 4.3.3 仿真分析109-111
• 4.4 本章總結(jié)111-113
• 第5章 三維魯棒制導(dǎo)控制一體化設(shè)計(jì)113-130
• 5.1 引言113-114
• 5.2 問題描述114-118
• 5.3 多變量自適應(yīng)擾動(dòng)觀測器/微分器設(shè)計(jì)118-122
• 5.3.1 多變量自適應(yīng)擾動(dòng)觀測器設(shè)計(jì)118-122
• 5.3.2 多變量自適應(yīng)微分器設(shè)計(jì)122
• 5.4 三維魯棒制導(dǎo)控制一體化設(shè)計(jì)122-125
• 5.5 仿真分析125-128
• 5.6 本章小結(jié)128-130
• 第6章 總結(jié)與展望130-132
• 6.1 全文總結(jié)130-131
• 6.2 后續(xù)工作展望131-132
• 參考文獻(xiàn)132-143
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單143-145
• 致謝145

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本文編號(hào)：344028