高超声速飞行器纵向平面制导控制一体化设计

发布时间：2017-03-08 09:57

  本文关键词：高超声速飞行器纵向平面制导控制一体化设计，由笔耕文化传播整理发布。

《哈尔滨工业大学》 2015年

高超声速飞行器纵向平面制导控制一体化设计

许昱涵  

【摘要】：随着科学技术的发展,高超声速飞行器在军事上有着愈发重要的战略地位。与以往的将制导与控制系统分开设计相比,制导与控制一体化的控制器设计可以有效发挥飞行器机动性能,具有更高的打击精度。本文主要研究高超声速飞行器纵向平面运动的制导控制一体化的系统建模、一体化控制器设计以及在实际情况下,对拦截点俯仰角进行约束的一体化控制器设计。首先,本文选用锥形体(Winged-Cone)高超声速飞行器为研究对象,并以零控脱靶量为制导设计目标,选取合适的系统变量以及输入输出,得到高超声速飞行器纵向平面的制导控制一体化控制模型。再考虑在对拦截点俯仰角进行约束的情况下,选取合适的系统状态变量,构建带有俯仰角约束的纵向平面制导控制一体化控制模型。另外,介绍了相关的仿真结构和模型。其次,介绍了本文应用的自适应滤波反步控制方法,可以有效避免反步法(backstepping)引发的“计算膨胀”问题。简要概述了反步法(backstepping)求解的基本步骤和选取滑动面和虚拟控制量的基本原理。给出了本文采用的滤波器具体形式,并介绍了选用自适应律估计系统不确定量的思路。再次,对一体化系统控制模型给出基于自适应滤波反步方法的控制算法,解决了含有系统非匹配不确定性的时变非线性系统控制问题。再显式考虑气动参数的变化,对上述控制算法进行改进,在形式上更加完整。经仿真分析,一体化控制算法及改进后的控制算法保持系统稳定,并精确打击地面静止目标及机动目标。最后,基于带有俯仰角约束的高超声速飞行纵向平面制导控制一体化控制模型,提出自适应滤波反步控制算法。经仿真分析得到,此控制算法可有效地对含有系统非匹配不确定性的时变非线性系统进行控制,维持系统稳定,精确跟踪目标,并在拦截点以期望姿态角攻击目标,达到控制器设计目标。

【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V249.12
【目录】：

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1 许诚;罗航;韩冰;;基于零控脱靶量的滑模变结构末制导律设计[J];电光与控制;2014年06期

2 梁冰;徐殿国;段广仁;;导弹俯仰通道带有落角约束的制导与控制一体化设计[J];科学技术与工程;2008年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 王倩;高超声速飞行器飞行控制系统设计方法与仿真研究[D];复旦大学;2011年

2 王军霞;一类非线性不确定系统的滑模跟踪控制[D];北京化工大学;2013年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 谭乐祖;李大鹏;何金新;;舰空导弹制导与控制一体化三维模型建立[J];弹箭与制导学报;2010年01期

2 白欣;杨新民;薛晓中;;基于虚拟导引头的航空炸弹最优制导律研究[J];弹箭与制导学报;2010年06期

3 孙未蒙;刘湘洪;郑志强;;多约束条件下的制导律研究综述[J];飞行力学;2010年02期

4 张一航;侯明善;;基于Monte-Carlo仿真的制导系统多准则决策设计方法[J];电子设计工程;2013年23期

5 张一航;侯明善;;制导系统设计参数多准则优化决策方法研究[J];兵工学报;2014年01期

6 冯淞琪;赵国荣;;一种适用于制导控制一体化系统的设计方法[J];现代防御技术;2014年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 耿丽娜;郑志强;马建军;;精确制导技术发展研究[A];2010-2011控制科学与工程学科发展报告[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 侯明哲;寻的导弹导引与控制一体化设计[D];哈尔滨工业大学;2011年

2 李运迁;大气层内拦截弹制导控制及一体化研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

3 梁卓;SINS/GPS制导炸弹变结构制导控制系统设计与研究[D];南京理工大学;2009年

4 孙胜;有限时间收敛寻的导引律[D];哈尔滨工业大学;2010年

5 吴鹏;带末端攻击角度约束的制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

6 严晗;鲁棒非线性导引与控制律一体化设计研究[D];中国科学技术大学;2013年

7 曲萍萍;基于动态面控制的寻的导引规律研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

8 张园园;高超声速飞行器纵向模型的非线性控制方法研究[D];华中科技大学;2014年

9 李湘伟;船用型材的非端点测量及冷弯自动成形的方法研究[D];广东工业大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 侯文涛;反辐射导弹制导控制方法[D];哈尔滨工业大学;2009年

2 马健;多约束条件下制导规律设计及仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

3 王先哲;无人机对地攻击中导弹制导与控制一体化研究[D];南京航空航天大学;2012年

4 赵红专;R-77导弹引信导控一体化系统的分析与仿真[D];西南科技大学;2012年

5 成果达;近程空地导弹制导与控制系统设计[D];哈尔滨工业大学;2012年

6 徐龙;侧窗探测下末制导段制导控制问题研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

7 齐靓;某反坦克导弹激光模拟器的设计与实现[D];东北大学;2012年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 常超;林德福;祁载康;王辉;;带落点和落角约束的最优末制导律研究[J];北京理工大学学报;2009年03期

2 解发瑜,李刚,徐忠昌;高超声速飞行器概念及发展动态[J];飞航导弹;2004年05期

3 丛敏;俄罗斯试射高超声速导弹[J];飞航导弹;2004年09期

4 丛敏;秦春玲;;美国高超声速研究动态[J];飞航导弹;2007年10期

5 朱云骥,史忠科;高超声速飞行器飞行特性和控制的若干问题[J];飞行力学;2005年03期

6 宋鸿飞;孙秀霞;董文瀚;林岩;;超机动飞行的动态面Backstepping控制[J];飞行力学;2009年03期

7 程勇;林辉;;开关磁阻电机非奇异快速终端滑模位置控制[J];电机与控制学报;2012年09期

8 王伟志;刘学强;;平流层飞艇外形气动特性分析[J];航天返回与遥感;2007年03期

9 张靖男;孙未蒙;郑志强;;高超声速武器控制技术发展探讨[J];航空兵器;2006年04期

10 张丽静;刘东升;于存贵;何庆;;高超声速飞行器[J];航空兵器;2010年02期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 孙未蒙;张靖男;郑志强;;高超声速飞行器控制技术的几个增长点[A];中国航空学会控制与应用第十二届学术年会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 罗世彬;高超声速飞行器机体/发动机一体化及总体多学科设计优化方法研究[D];国防科学技术大学;2004年

2 张晓宇;非线性系统智能自适应滑模控制及其应用研究[D];浙江大学;2006年

3 刘燕斌;高超声速飞行器建模及其先进飞行控制机理的研究[D];南京航空航天大学;2007年

4 吴鹏;带末端攻击角度约束的制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 肖洪;乘波机的构型设计与优化[D];西北工业大学;2003年

2 许志;高超音速飞行器动力学与动态特性分析[D];西北工业大学;2005年

3 徐勇勤;高超声速飞行器总体概念研究[D];西北工业大学;2005年

4 朱云骥;高超声速飞行器的鲁棒控制和可视化研究[D];西北工业大学;2005年

5 徐正军;高超声速飞行器仿真与性能评估[D];西北工业大学;2006年

6 崔玺康;高超音速飞行器前后体优化设计方法研究[D];西北工业大学;2006年

7 孙红英;船舶航向非线性系统的鲁棒自适应动态面控制[D];大连海事大学;2007年

8 李咚;近空间飞行器的连续非线性鲁棒控制设计[D];天津大学;2009年

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中国期刊全文数据库 前10条

1 王佩广;刘永绩;王浚;;高超声速飞行器综合热管理系统方案探讨[J];中国工程科学;2007年02期

2 韩东;方磊;;基于欧拉方程的高超声速飞行器的壁面流线生成计算[J];航空动力学报;2008年12期

3 舒天;;掠过水面的“黑雨燕” 美国加快高超声速飞行器的研制计划[J];国际航空;2008年04期

4 孙兆虎;;高超声速飞行器结构热问题讨论[J];航空科学技术;2008年03期

5 高建力;唐硕;车竞;江志国;;高超声速飞行器参数化几何建模研究[J];计算机仿真;2008年02期

6 周张华;聂万胜;;高超声速飞行器动力巡航影响因素分析[J];导弹与航天运载技术;2008年01期

7 周浩;陈万春;殷兴良;;高超声速飞行器多段弹道优化设计[J];宇航学报;2008年04期

8 马辉;袁建平;方群;;高超声速飞行器最优周期巡航轨迹优化[J];飞行力学;2008年04期

9 张军;毕贞法;邵晓巍;;一种高超声速飞行器的非线性再入姿态控制方法[J];空间控制技术与应用;2008年04期

10 孟中杰;陈凯;黄攀峰;闫杰;;高超声速飞行器机体/发动机耦合建模与控制[J];宇航学报;2008年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 阎超;;未来的飞行器——高超声速飞行器发展展望[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

2 严玲玲;李少远;;高超声速飞行器的预测控制和可视化仿真[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年

3 姚照辉;鲍文;;高超声速飞行器调节/保护多模式切换控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

4 庄益夫;陈洁;潘长鹏;;一类高超声速飞行器的建模及非线性控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年

5 贺杰;郑德斋;;高超声速飞行器的特点及关键技术研究[A];第九届长三角科技论坛——航空航天科技创新与长三角经济转型发展分论坛论文集[C];2012年

6 鲍文;姚照辉;常军涛;于达仁;唐井峰;;高超声速飞行器耦合动力学建模问题探讨[A];第二届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2009年

7 鲍文;姚照辉;;高超声速飞行器调节/保护多模式切换控制方法[A];第二届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2009年

8 谭湘敏;易建强;范国梁;;高超声速飞行器飞行特性分析及其控制研究[A];第二届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2009年

9 谭湘敏;易建强;范国梁;;高超声速飞行器滑模自适应控制研究[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年

10 孙未蒙;张靖男;郑志强;;高超声速飞行器控制技术的几个增长点[A];中国航空学会控制与应用第十二届学术年会论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 徐晖;[N];中国航空报;2009年

2 本报记者 陈龙　通讯员 王二强;[N];中国航天报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王倩;高超声速飞行器飞行控制系统设计方法与仿真研究[D];复旦大学;2011年

2 葛东明;临近空间高超声速飞行器鲁棒变增益控制[D];哈尔滨工业大学;2011年

3 张红梅;高超声速飞行器的建模与控制[D];天津大学;2012年

4 张园园;高超声速飞行器纵向模型的非线性控制方法研究[D];华中科技大学;2014年

5 刘燕斌;高超声速飞行器建模及其先进飞行控制机理的研究[D];南京航空航天大学;2007年

6 罗世彬;高超声速飞行器机体/发动机一体化及总体多学科设计优化方法研究[D];国防科学技术大学;2004年

7 王婕;弹性高超声速飞行器跟踪问题控制方法研究[D];天津大学;2014年

8 张希彬;高超声速飞行器建模、分析与验证研究[D];天津大学;2014年

9 王芳;基于反步法的高超声速飞行器鲁棒自适应控制[D];天津大学;2014年

10 赵林东;高超声速飞行器建模及巡航跟踪控制技术研究[D];北京理工大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵彪;高超声速飞行器技术发展研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 朱艳明;高超声速飞行器的非线性控制[D];东北大学;2009年

3 黄广;高超声速飞行器残差自调节高精度控制算法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

4 安昊;高超声速飞行器建模及控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 鲁波;高超声速飞行器高精度/高带宽纵向控制律的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年

6 赵红;高超声速飞行器跳跃飞行轨道优化研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

7 霍俊焱;高超声速飞行器动力学建模[D];天津大学;2009年

8 刘龙霞;高超声速飞行器中圆柱类贮箱液固耦合动力学研究[D];天津大学;2009年

9 华晨;高超声速飞行器纵向通道的预测控制器设计及可视化仿真[D];上海交通大学;2011年

10 苏大亮;高超声速飞行器热结构设计与分析[D];西北工业大学;2006年

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